激光熔覆零件的底座设计与应用【字数:14891】
目录
摘 要 1
ABSTRACT 2
第一章 绪论 3
1.1 选题背景和意义 3
1.2 激光熔覆技术概述 3
1.2.1 激光熔覆技术的基本概念 3
1.2.2 激光熔覆的发展历史 4
1.3 激光熔覆的发展现状 4
1.3.1 国内激光熔覆技术的发展现状 4
1.3.2 国外激光熔覆技术的发展现状 4
1.4 激光熔覆的前景展望 4
1.4.1 激光熔覆技术现存的主要问题 4
1.4.2 激光熔覆技术的未来发展展望 5
1.5 本文的主要内容与意义 5
第二章 浮封环专用底座结构设计 6
2.1 底座材料类型选择 6
2.1.1浮封环材料分析 6
2.1.2 底座材料选择 6
2.2 底座结构设计 7
2.2.1 浮封环结构分析 7
2.2.2 方案①底座结构分析与设计 7
2.2.3 方案②底座结构分析与设计 9
2.3 本章小结 11
第三章 激光熔覆有限元模型的建立与具体步骤 12
3.1 有限元模型建立的前提 12
3.1.1 ANSYS热分析理论 12
3.1.2 模型简化 12
3.2 材料性能 12
3.3 激光热源模型和激光熔覆参数 13
3.3.1 激光热源模型的选择 13
3.3.2 激光熔覆参数 13
3.3.3 解析式激光热源模型 14
3.4 无底座浮封环温度场的有限元求解步骤 15
3.5 方案①底座温度场的有限元求解步骤 17
3.6 方案②底座温度场的有限元求解步骤 18
第四章 激光熔覆温度场模拟结果与分析 21
4.1 方案①底座温度场的模拟结果与分析 21
4.2 方案②底座温度场的模拟结果与分析 25
4.4 对比方案①与方案②的数值模拟结果 28
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本章小结 28
第五章 浮封环专用底座加工工艺设计 30
5.1 底座表面加工方法的分析选择 30
5.2 加工基准的确定 30
5.2.1 粗基准的确定 30
5.2.2 精基准的确定 30
5.3 底座的加工路线确定 31
5.4 定位方法的选择 32
5.5 刀具的选择 32
5.6 本章小结 32
第六章 激光熔覆实验方案与结果 33
6.1 激光熔覆实验目的 33
6.2 实验设备 33
6.3 实验步骤与结果 33
6.4 本章小结 36
第七章 结论与展望 37
7.1 全文总结 37
7.2 经济性和环保性分析 37
7.3 展望 37
参考文献 39
附 录 41
致 谢 46
激光熔覆零件的底座设计与应用
摘 要
激光熔覆是一门在零件的生产与修复中拥有许多优势的技术。但由于激光熔覆技术的特点是加热快、冷却快,熔覆层在成型的过程中,容易产生边缘塌陷、气泡、裂纹表面不平等问题。为了尽可能解决激光熔覆过程中产生的上述问题,本文在此基础上制备底座,应用于实际激光熔覆实验,并验证其使用效果。
对浮封环尺寸与激光熔覆过程进行分析,将功能要求转换为具体设计目标参数,对底座进行初步结构设计与选材。对现有的浮封环激光熔覆过程进行温度场的数值模拟。基于ANSYS的APDL语言进行参数化编程,建立了高斯移动热源作用下的单道激光熔覆的瞬态温度场有限元模型,对底座进行热场模拟、分析零件在激光熔覆过程中的散热情况。根据上述数值模拟得出的结构与功能要求,修改完善底座的结构设计与选材,绘制底座零件图与装配图,确定底座的加工工艺,制备出符合要求的零件底座。利用制备底座完成浮封环激光熔覆实验,对比单浮封环激光熔覆实验的裂纹、缝隙程度,熔覆层晶粒大小与洛氏硬度,证明了使用底座进行激光熔覆实验能有效改善浮封环表面熔覆层不平、裂纹问题。
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