AISI316激光熔覆成形过程数值模拟研究

发布时间：2017-03-18 14:02

  本文关键词：AISI316激光熔覆成形过程数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光熔覆成形温度场对成形件的微观组织和应力场有着十分重要的影响,直接决定了成形件的组织及力学性能,而利用现有设备对激光熔池及周围温度进行实时精确测量与控制十分困难。建立了同轴送粉式激光熔覆过程的数学解析模型和粉末温升模型,定义了温升临界功率。通过熔池形态、内部对流及温度梯度的分析,确定了激光熔覆热源。通过激光熔覆成形过程的数值模拟,揭示了AISI316金属粉末温升、激光功率以及颗粒半径之间的关系。研究表明,随着激光功率的增大,AISI316金属粉末温升近似成线性关系升高。激光光斑半径越小,金属粉末温升越高;粉末颗粒半径越小,温升临界功率越大。温度热循环曲线呈锯齿状,AISI316金属粉末表现出急热急冷的特性,且越接近熔覆层表面温度峰值越大。在熔池底部,AISI316金属粉末温度梯度大,而最高冷却速率和熔点时的冷却速度很小;随着扫描速度的增加,熔覆层的最高温度和最高温度梯度降低。基材预热可有效降低溶覆层冷却温度,有助于抑制裂纹生成。
【作者单位】： 荆州理工职业学院机械工程系;北京理工大学机械与车辆学院;
【关键词】： 激光熔覆 温度场 数值模拟 微观组织 工艺参数
【基金】：湖北省高等学校省级教学研究项目(2009359)
【分类号】：TG174.4
【正文快照】： 数值模拟技术为激光熔覆成形研究提供了一种科学可靠的新途径,国内外学者对其做了大量研究,但对激光与粉末的交互作用、热源模型、参数调整以及微观组织预测等研究较少[1~4]。为此,笔者采用参数化编程的数值模拟方法对AISI316金属粉末(简称AISI316)同轴送粉式激光熔覆成形过程

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曾玲芳;王桂兰;张海鸥;孔凡荣;;等离子多层熔积混相瞬态流场与温度场的模拟[J];焊接学报;2007年03期

2 李志宁;常保华;都东;王力;;激光—等离子弧复合焊温度场的数值模拟[J];焊接学报;2007年06期

3 刘顺洪,胡良果,李志远;激光焊温度场研究的现状和趋势[J];航空制造技术;2000年04期

4 彭如恕,王林,樊湘芳;激光熔覆涂层的界面组织和冲击载荷作用下的性能[J];材料与冶金学报;2005年01期

5 王桂兰;曾玲芳;张海鸥;孔凡荣;;等离子熔积成形混相瞬态场的Level-Set方法模拟[J];华中科技大学学报(自然科学版);2006年11期

6 顾建强;骆芳;姚建华;;激光熔覆过程残余应力的数值模拟[J];激光与光电子学进展;2010年10期

7 孔源;刘伟军;王越超;赵宇辉;来佑彬;;扫描方式对激光直接成形过程中热力耦合场与残余应力分布的影响[J];激光与光电子学进展;2012年05期

8 张庆茂,刘文今,杨森,钟敏霖;激光与熔覆粉末作用效率的计算及影响因素[J];激光技术;2002年03期

9 王永峰,薛春芳,田欣利,周兰英;送粉式激光熔覆能量有效利用率分析[J];激光技术;2004年02期

10 刘珍峰;邱小林;姚育成;何艳艳;李正佳;;送粉式激光熔覆过程中的激光能量控制[J];激光杂志;2007年03期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年

2 李瑞迪;金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D];华中科技大学;2010年

3 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年

4 张丹青;钨及钨合金的选择性激光熔化过程中微观组织演化研究[D];华中科技大学;2011年

5 辛宗生;木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究[D];东北林业大学;2011年

6 闫德俊;高速列车底架用铝合金焊接接头疲劳裂纹扩展特性[D];哈尔滨工业大学;2011年

7 汪任凭;激光深熔焊接过程传输现象的数值模拟[D];北京工业大学;2011年

8 张勇;随焊冲击旋转挤压控制TC4薄板失稳变形研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

9 郑重;基于数值模拟的模具设计与等离子熔积过程研究[D];华中科技大学;2011年

10 朱强;CLAM钢TIG焊接接头性能及其在液态锂铅中腐蚀行为研究[D];江苏大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 曾大文,谢长生;激光熔覆熔池二维准稳态流场及温度场的数值模拟[J];金属学报;1999年06期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张魁武;国外激光熔覆材料、工艺和组织性能的研究[J];金属热处理;2002年06期

2 张魁武;国外激光熔覆设备[J];金属热处理;2002年07期

3 黄延禄,邹德宁,梁工英,苏俊义;送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟[J];稀有金属材料与工程;2003年05期

4 满翠华,赵会友,宁桂峰;激光熔覆中裂纹控制的试验研究[J];矿山机械;2004年03期

5 王永峰,薛春芳,田欣利,周兰英;送粉式激光熔覆能量有效利用率分析[J];激光技术;2004年02期

6 周广才,孙康锴,邓琦林;激光熔覆中的控制问题[J];电加工与模具;2004年02期

7 孙宽;姚继蔚;徐忠锦;林树忠;;影响激光熔覆质量的主要因素[J];农业装备与车辆工程;2007年03期

8 张三川;姚建铨;;氧化锆掺杂激光熔覆涂层成形、结构与增韧机制[J];激光杂志;2007年02期

9 季霞;周建忠;郭华锋;徐大鹏;;同轴送粉激光熔覆件质量影响因素的研究[J];工具技术;2007年08期

10 张维平;赵玉兰;李廷举;;钛合金表面激光熔覆的研究进展[J];表面技术;2007年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

2 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年

3 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年

4 张万红;方亮;赵刚;;液相分散沉降法制备激光熔覆预涂涂层的研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年

5 陈畅源;邓琦林;葛志军;;激光熔覆中的应力研究[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年

6 邓琦林;;舰船关键零件的激光熔覆修复[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

7 王明娣;刘秀波;郭开波;宋成法;傅戈雁;石世宏;;激光熔覆成形件的应力分析与裂纹控制[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

8 王永峰;田欣利;薛春芳;;送粉式激光熔覆能量利用率的分析模型[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年

9 黄延禄;杨永强;;双方程边界耦合法激光熔覆传质过程数值模拟[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

10 刘继常;;激光熔覆工艺理论与试验研究[A];第15届全国特种加工学术会议论文集（下）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 翟扬;激光熔覆硼、钛材料市场海阔天空[N];中国有色金属报;2003年

2 汤兆宏;激光熔覆专利技术修复绥中电厂80万千瓦汽轮机围带铆钉损伤[N];中国电力报;2008年

3 记者 赵静;激光熔覆术成功再造煤矿机械[N];中国煤炭报;2013年

4 本报记者 汤兆宏;成功修复宝钢自备电厂35万千瓦汽轮机缸体[N];中国电力报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 熊征;激光熔覆强化和修复薄壁型零部件关键技术基础研究[D];华中科技大学;2009年

2 黄凤晓;激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D];吉林大学;2011年

3 张庆茂;送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年

4 张三川;送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究[D];郑州大学;2002年

5 李明喜;钴基合金及其纳米复合材料激光熔覆涂层研究[D];东南大学;2004年

6 郑敏;钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究[D];兰州理工大学;2008年

7 王明娣;基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D];南京航空航天大学;2008年

8 李嘉宁;钛合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷复合涂层组织结构与耐磨性的研究[D];山东大学;2012年

9 张尧成;激光熔覆INCONEL 718合金涂层的成分偏聚与强化机理研究[D];上海交通大学;2013年

10 宫新勇;激光熔覆沉积修复TC11钛合金叶片的基础问题研究[D];北京有色金属研究总院;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 于涛;铝青铜表面激光熔覆镍基合金温度场的数值模拟[D];兰州理工大学;2009年

2 孙宽;激光熔覆修复技术的研究[D];河北工业大学;2006年

3 刘常乐;载气式激光熔覆送粉器的研制[D];天津工业大学;2003年

4 徐大鹏;基于激光熔覆的金属零件快速制造工艺研究[D];江苏大学;2006年

5 高爱兵;送粉式激光熔覆温度场的有限元模拟[D];浙江工业大学;2010年

6 郝明仲;激光熔覆工艺参数优化及其自适应有限元分析[D];大连理工大学;2012年

7 贺敬地;自动流量平衡阀端帽的激光熔覆工艺与装置研究[D];青岛理工大学;2011年

8 李媛媛;同轴送粉式激光熔覆气体—粉末流对熔池形貌的影响研究[D];湖南大学;2012年

9 张英余;2Cr13不锈钢轴套激光熔覆制造技术与工艺研究[D];中北大学;2013年

10 李大生;激光熔覆金属层晶粒形成模型及其试验研究[D];湖南大学;2008年

  本文关键词：AISI316激光熔覆成形过程数值模拟研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254519