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45钢表面激光重熔温度场数值模拟
  • ISSN号:1009-6264
  • 期刊名称:《材料热处理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG174.44[金属学及工艺—金属表面处理;金属学及工艺—金属学] TN249[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室,江苏南京210016, [2]南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(59975046);江苏省自然科学基金重点项目(BK2004005)
中文摘要:

根据传热学理论和数值模拟方法研究温度场的分布规律,在考虑了热物性参数、换热系数、相变潜热随温度变化的因素,应用ANSYS有限元软件的参数化设计语言建立了45钢表面激光重熔连续移动三维瞬态温度场有限元模型。结果表明:提高激光功率对增大相变硬化区效果不大,反而形成较大的熔池而使重熔表面粗糙。与激光功率相比,激光扫描速度对试样温度场的影响较小。经过激光重熔后,形成重熔区、相变硬化区和基体三个区域。实验结果较好地验证了模拟结果,表明所建立的温度场计算模型是正确和可靠的。通过该计算模型,可以掌握金属表面激光重熔过程加热和冷却规律,为制备高性能表面改性层选择合适的工艺参数提供依据。

英文摘要:

In order to fully understand the mechanism of laser remehing process on metal surface, distribution of temperature field was studied by numerical simulation method based on heat transfer theory. In view of the characteristics of laser remelting, a travel heat source combined with the surface loads was designed by analyzing both the temperature relativity of the thermal physical parameters of material and the latent heat and the effect of convection radiation on temperature field. A computing model of transient temperature field of three-dimension moving laser remelting on 0.45% carbon steel was built up by using ANSYS parametric design language. The results show that increasing laser power has little influence on the thickness of the hardened zone, however, the surface morphology of the remehed track is coarse due to the great increase of the molten pool. Compared with laser power, scanning rate has less influence on the temperature field distribution of the workpiece. Three different zones form after laser remelting, i.e. remehed zone, hardened zone and substrate. The obtained experimental results show a good agreement with the simulation results, which indicates that the established numerical model is correct and reliable. The model provides a guide for study on the formation and solidification mechanism of laser remelting and the results can be used to optimize the processing parameters.

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期刊信息
  • 《材料热处理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:周玉
  • 地址:北京市海淀学清路18号北京机电研究所8室
  • 邮编:100083
  • 邮箱:clrcl@163.com
  • 电话:010-62914115 82415080
  • 国际标准刊号:ISSN:1009-6264
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4545/TG
  • 邮发代号:82-591
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科技论文统计与分析源期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:12105