一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，通过定义随温度变化的材料热物性参数，实现材料非线性问题的分析，保证分析过程的可靠性；通过定义热源模型为体生热率模型，能够准确模拟同轴送粉方式的熔融粉末传热过程；通过采用柱坐标系下APDL编程的方式，可以实现在零件轴面进行激光熔覆的模拟过程；通过采用间接顺序热‑结构耦合的方式进行计算，先进性温度场计算，再进行应力场计算，耦合方程少，易于收敛。

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法
本专利技术属于轴面磨损件检修
，具体涉及一种基于ANSYS的激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法。
技术介绍
轴类磨损问题是企业生产设备管理中经常出现的问题，长期以来，企业面对轴磨损问题很难采用传统方法进行设备修理，很多企业往往采用更换备件的方式处理问题，备件的拆卸不仅费用高、工作量大，而且大量备件的库存，给企业的现金流带来极大的压力和无形的经济损失，传统的补焊机加工方法易造成材质损伤，导致部件变形或断裂，具有较大的局限性；刷镀和喷涂再机加工的方法往往需要外协，不仅修复周期长、费用高，而且因修补的材料还是金属材料，不能从根本上解决造成磨损的原因，即金属抗冲击能力及退让性较差；更有许多部件只能采取报废更换，大大增加了生产成本和库存备件，使企业良好的资源优势遭到闲置和浪费，因此选择激光熔覆对轴面磨损件进行尺寸修复是一种较好的选择，磨损轴面激光熔覆是利用激光熔覆工艺在损伤轴面立体堆积形成基于冶金熔合的致密金属覆层，使其形状、尺寸以及性能得以复原的制造过程，但是激光熔覆过程中受到时变高温热循环和异质材料基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n（1）确定轴面磨损零件和激光熔覆粉末随温度变化的热物性参数，其中包括热分析物理参数和应力分析参数；/n（2）确定轴面磨损零件尺寸参数，利用三维建模软件创建三维模型，导入ansys软件；/n（3）定义热分析单元，选取solid70单元为热分析单元，solid185单元为应力分析单元，进行网格划分；/n（4）定义非线性求解选项；/n（5）选取热源模型，选择热源计算公式，选取热源模型为体生热率模型，生热率公式为

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）确定轴面磨损零件和激光熔覆粉末随温度变化的热物性参数，其中包括热分析物理参数和应力分析参数；
（2）确定轴面磨损零件尺寸参数，利用三维建模软件创建三维模型，导入ansys软件；
（3）定义热分析单元，选取solid70单元为热分析单元，solid185单元为应力分析单元，进行网格划分；
（4）定义非线性求解选项；
（5）选取热源模型，选择热源计算公式，选取热源模型为体生热率模型，生热率公式为，式中λ为激光能量的利用率，P为激光输出功率，A为熔覆层的横截面面积，v为扫描速度，t为每个载荷步的时间；
（6）定义激光熔覆工艺参数，包括激光功率，扫描速度，扫描时间；
（7）定义边界条件，计算基底初始温度，施加对流换边界条件，进行一次稳态分析；
（8）利用ansys软件的生死单元功能来模拟熔覆过程；
（9）进行激光熔覆过程分析，计算在不同工艺参数下的激光熔覆温度场的分布情况；
（10）进行激光熔覆应力场分析，对激光熔覆温度场的计算结果进行二次计算，得到激光熔覆应力场的分布情况；
（11）建立工艺参数预测模型，以残余应力为评价指标，得到最优的工艺参数。


2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，上述步骤(1)中的热物性参数包括：密度、热传导系数、比热容、空气和工件的换热系数、弹性模量、泊松比、屈服强度、切变模量、线膨胀系数。


3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，上述步骤（1）中热物性参数要考虑空气的总换热系数,并且所有的参数要根据温度的变化来定义。


4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，上述步骤(3)中，网格划分使用映射方法，采用非均匀的网格划分，在熔覆层及热影响区部位进行了网格细化，在远离熔覆区域的单元尺寸相对大一些。


5.根据权利要求1所述的一种激光熔覆修复轴面磨损件工艺的优化方法，其特征在于，上述步骤（4）中，定义非线性求解选项时，设置为瞬态分析，采用完全瞬态积分法，设置为完全牛顿-拉普森方法，采用连续性载荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：白峭峰，都嘉鑫，刘映良，武鹏，乔志鹏，李启航，赵春江，
申请(专利权)人：太原科技大学，朔州金华实业有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14