激光强化温度场的理论解析与实验论证

张建宇; 高立新; 崔玲丽; 吴迪平; 杨久霞; 王会刚

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光强化温度场的理论解析与实验论证

张建宇 , 高立新 , 崔玲丽 , 吴迪平 , 杨久霞 , 王会刚

文章导航 > 激光技术 > 2006 > 30(1): 56-59

引用本文:

Citation:

激光强化温度场的理论解析与实验论证

1.
北京工业大学, 先进制造技术重点实验室, 北京, 100022;
2.
北京科技大学, 机械工程学院, 北京, 100083;
3.
北京京东方股份有限公司, 北京, 100016;
4.
唐山学院, 机械系, 唐山, 063000

作者简介: 张建宇(1975- ),男,博士,专业为机电设备故障诊断和激光表面改性技术.E-mail:zhjy_1999@bjpu.edu.cn.

中图分类号: TG156.99

Analysis of the temperature field induced by laser strengthening

1.
Key Laboratory of Advanced M anufacturing Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China;
2.
School of Mechanical Engineering, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083, China;
3.
Beijing Oriental Enterprise, Beijing 100016, China;
4.
Department of Mechanical, Tangshan Institute, Tangshan 063000, China
CLC number: TG156.99

摘要: 工件表面的激光强化效果直接取决于扫描过程中的热循环规律,为获得理想的淬硬层深及显微硬度分布,必须对激光作用的温度分布形态做出精确解析.采用有限单元法可以对各种工艺参数的变化对激光强化温度场的影响加以探讨,并辅以红外测温实验结果进行验证.结果表明,激光强化可以有效改善金属材料表面的组织性能,而工艺参数的改变对于热循环规律有着显著影响.
- 激光技术 /
- 激光强化 /
- 热循环 /
- 温度场 /
- 红外
Abstract: The effect of laser surface strengthening is determined by the thermal circular principle.In order to obtain the reasonable quenching depth and distribution of the micro-hardness,the temperature field resulted from the laser strengthening must be analyzed exactly.The influence of the scanning parameters on the temperature field induced by the laser can be analyzed through the FEM.At the same time,the result form the simulation can be verified with the infrared measuring method.Finally,the conclusion can be drawn that the microstructure of the material surface can be improved effectively by the laser strengthening technology and the thermal circular principle can be affected by the change of the process parameters.
- laser technique /
- laser strengthening /
- thermal circulation /
- temperature field /
- infrared

[1]	LI J Ch,LI X Y.Fast calculation of thermal action of actual beam during the laser heat treatment[J].Chinese Journal of Materials Research,1998,12(3):262～266(in Chinese).
[2]	SHI X Q,WANG D Ch.Simulation on laser heat treatment[J].Applied Laser,2001,21(3):172～174(in Chinese).
[3]	ZENG D W,XIE Ch Sh.A numerical simulation for three dimensional quasi2state fluid flow field and temperature field in molten pool for composite coating system[J].Laser Technology,2000,24(6):370～374(in Chinese).
[4]	LI M H,LIU A G,SONG Y Z.A numerical simulation for temperature and thermal stress distribution in Nd:YAG amplifiers[J].Laser Technology,2002,26(2):86～89(in Chinese).
[5]	YAO G F,CHEN G N,ZHANG L W.Numerical simulation of 3-Dthermal field with phase transformation[J].Heat Treatment of Metals,2002,27(5):14～16(in Chinese).
[6]	BOKOTA A,ISKIERKA S.Numerical prediction of the hardened zone in laser treatment of carbon steel[J].ACTA Materialia,1996,44(2):445～450.
[7]	YILBAS B S.Analytical solution for time unsteady laser pulse heating of semi-infinite solid[J].International Journal of Mechanical Sicences,1997,39(6):671～682.

[1]	张建宇 , 高立新 , 崔玲丽 , 王会刚 , 杨久霞 . 激光扫描搭接区内的热循环与应力变化规律分析. 激光技术, 2005, 29(4): 370-372.
[2]	王秀凤 , 吕晓东 , 陈光南 , 胡世光 . 激光强化温度场的数值模拟与校验. 激光技术, 2004, 28(2): 162-165.
[3]	谢兴盛 , 方勇文 , 吴云峰 , 叶玉堂 , 陈昌彬 , 李长成 , 王兵学 . 汽车自适应驰控装置中的红外激光测距. 激光技术, 2004, 28(5): 521-523,530.
[4]	胡增荣 , 周建忠 , 郭华锋 , 杜建钧 . 应用ABAQUS模拟激光焊接温度场. 激光技术, 2007, 31(3): 326-329.
[5]	雷震 , 张立文 , 张晓玲 , 孟庆端 . 高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真. 激光技术, 2016, 40(4): 516-520. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.013
[6]	李贝贝 , 李小将 . 激光输能光电池温度场数值模拟. 激光技术, 2017, 41(4): 537-544. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.016
[7]	孙浩 , 徐建明 , 张宏超 , 杨欢 , 陆健 . 连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场仿真. 激光技术, 2018, 42(2): 239-244. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.019
[8]	王文斌 , 郭子如 , 张阳 , 陈世雄 . 激光辐照下金属/炸药结构温度场的数值模拟. 激光技术, 2014, 38(5): 684-687. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.023
[9]	陈永庆 , 张陈涛 , 张建寰 . 激光化学气相沉积石墨烯的基底温度场仿真. 激光技术, 2015, 39(5): 648-653. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.013
[10]	王亚晨 , 孙文磊 , 黄勇 , 王鑫龙 , 黄海博 . 基于温度场评估的激光熔覆顺序决策方法研究. 激光技术, 2018, 42(5): 605-610. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.005
[11]	冯爱新 , 程昌 , 殷苏民 , 周建忠 , 唐翠屏 . 激光划痕法膜基界面的温度场及应力场分析. 激光技术, 2008, 32(5): 527-530.
[12]	师文庆 , 杨永强 , 黄延禄 , 程大伟 . 选区激光熔化快速成型过程温度场数值模拟. 激光技术, 2008, 32(4): 410-412.
[13]	裴旭 , 吴建华 . 金属材料脉冲激光辐照瞬态温度场数值模拟研究. 激光技术, 2012, 36(6): 828-831. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.029
[14]	卢长亮 , 胡芳友 , 黄旭仁 , 易德先 , 胡滨 , 崔爱永 . 脉冲激光辐照金属板温度场应力场数值分析. 激光技术, 2012, 36(6): 754-758. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.011
[15]	谢林圯 , 吴腾 , 龚美美 , 马孝铭 , 师文庆 , 黄江 , 谢玉萍 , 何宽芳 . 单道激光熔覆温度场仿真及实验研究. 激光技术, 2022, 46(2): 226-232. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.013
[16]	梅丽芳 , 秦建红 , 严东兵 . 活性激光焊接304不锈钢温度场的数值与试验研究. 激光技术, 2020, 44(4): 492-496. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.04.016
[17]	权秀敏 , 丁林 , 魏兴 . 激光熔覆Ni基合金温度场的数值分析. 激光技术, 2013, 37(4): 547-550. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.029
[18]	底才翔 , 孙艳军 , 王菲 , 陈燨 , 丁伟 . 激光切割碳纤维复合材料的温度场仿真. 激光技术, 2020, 44(5): 628-632. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.05.017
[19]	曹豆豆 , 王开圣 , 杨雁南 . 环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟. 激光技术, 2010, 34(6): 753-756. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.010
[20]	张建宇 , 高立新 , 杨久霞 . 辊面激光强化过程的瞬态应力分析. 激光技术, 2004, 28(5): 472-475.

点击查看大图

计量

文章访问数: 2904
HTML全文浏览量: 731
PDF下载量: 341
被引次数: 0

激光强化温度场的理论解析与实验论证

作者简介: 张建宇(1975- ),男,博士,专业为机电设备故障诊断和激光表面改性技术.E-mail:zhjy_1999@bjpu.edu.cn

1. 北京工业大学, 先进制造技术重点实验室, 北京, 100022;
2. 北京科技大学, 机械工程学院, 北京, 100083;
3. 北京京东方股份有限公司, 北京, 100016;
4. 唐山学院, 机械系, 唐山, 063000

收稿日期: 2004-09-20
录用日期: 2004-11-17
网络出版日期: 2006-01-25

关键词:

摘要: 工件表面的激光强化效果直接取决于扫描过程中的热循环规律,为获得理想的淬硬层深及显微硬度分布,必须对激光作用的温度分布形态做出精确解析.采用有限单元法可以对各种工艺参数的变化对激光强化温度场的影响加以探讨,并辅以红外测温实验结果进行验证.结果表明,激光强化可以有效改善金属材料表面的组织性能,而工艺参数的改变对于热循环规律有着显著影响.