斜齿轮激光熔覆温度场分析与试验研究

发布时间：2017-12-18 00:20

  本文关键词：斜齿轮激光熔覆温度场分析与试验研究

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【摘要】：激光熔覆技术是一种利用激光辐照,使待修复零件与熔覆粉末形成冶金结合,修复后拥有优异的耐磨、耐腐蚀、耐热性等性能的表面工程技术,特别适合于修复一些高精度的零部件,也逐渐成为了机械零部件再制造领域内的一个重要方法。在理论研究方面,以数值计算方法为基础,对激光熔覆过程中的温度场进行了深入的分析,探讨了齿轮轴齿面激光熔覆过程中温度场的特殊规律。计算结果表明,在实际齿面进行熔覆时,输入的激光能量将极大地集中在轮齿内部,而光斑两侧的温度场分布状态极不均匀,靠近齿顶一侧的等温线更加深入轮齿内部,而在靠近齿根一侧,等温线的分布十分密集,将导致在该部位出现较大的温度梯度。此外,在激光熔覆技术的实际应用中,针对齿轮轴转子,进行了单光束熔覆的实验。实验结果与计算结果一致,存在齿顶过熔,齿根部位应力过于集中的问题。针对斜齿轮齿面在单光束激光熔覆时,易出现齿顶过度熔化,齿根部位等温线过于密集,温度梯度较大,熔覆层易开裂等问题,采用多光束对齿面进行熔覆。采用有限元计算的方法,对不同光束数量及能量分布条件下,斜齿面激光熔覆过程的温度场进行了分析。结果表明,多光束分布激光熔覆时,轮齿内部的温度分布更加均匀,而齿顶部位的最高温度明显下降,在保证齿面形成完整熔覆层的条件下,可避免齿顶的过度塌陷以及齿根部位的温度梯度过大。着重比较讨论了两光束、三光束及不同能量分布状态下轮齿内温度场状态,设计了三光束且能量分布不均匀的能量状态,分析结果表明,先导光束提升了轮齿的整体温度,后续光束产生的热量在熔覆的同时也减缓了轮齿的冷却速度,此时轮齿内的温度分布更加均匀,齿根部位的温度梯度水平明显降低,对降低齿轮熔覆后其内部的应力水平最为有利。设计出多光束激光熔覆加工系统,完成多光束熔覆光路设计,为今后多光束实验做好准备。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

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本文编号：1302131