H13激光表面淬火數(shù)值模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展，模具已成為主要的成型工具，對(duì)模具質(zhì)量的要求也越發(fā)提高。H13是壓鑄模的主要原材料，傳統(tǒng)的物理表面處理法提高其表面抗疲勞強(qiáng)度時(shí)存在工件變形的困難，而利用激光表面淬火在克服這一困難的前提下，可以進(jìn)一步改善模具的表面硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性、抗疲勞性以及臨界斷裂韌度等力學(xué)性能。激光表面淬火技術(shù)受到多種因素和參數(shù)的綜合影響，難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析激光相變硬化層具體變化過(guò)程。本文通過(guò)有限元分析方法，對(duì)激光表面淬火過(guò)程進(jìn)行溫度場(chǎng)數(shù)值模

2、擬，利用溫度場(chǎng)結(jié)果預(yù)測(cè)硬化層深度。采用CO2激光表面加工系統(tǒng)，對(duì)H13工件進(jìn)行激光淬火實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)硬化層深度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。
　　本文以H13(4Cr5MoV1Si)熱作模具鋼為分析對(duì)象，運(yùn)用有限元分析方法，模擬激光表面淬火過(guò)程H13長(zhǎng)方體工件的溫度場(chǎng)瞬態(tài)變化過(guò)程與分布。通過(guò)選擇不同的激光工藝參數(shù)，分析激光掃描過(guò)程模型的溫度場(chǎng)的變化規(guī)律。根據(jù)溫度場(chǎng)中奧氏體相變等溫線預(yù)測(cè)工件硬化層深和層寬，總體分析硬化型分布均勻性，提出改

3、善硬化分布均勻性的方法。得出以下結(jié)論:
　　1、H13激光表面淬火硬化層深度與激光功率成正比，與激光掃描速度和激光直徑成反比。
　　2、H13不同厚度試樣，對(duì)工件溫度有一定的影響，厚度越小影響越大，深度方向溫度越高。
　　3、恒定的激光掃描速度，會(huì)造成工件進(jìn)出端硬化層過(guò)淺與過(guò)深，通過(guò)分段掃描工藝可改善硬化層縱向分布不均。改變激光形狀，使光斑能量分布均勻，可增大橫截面內(nèi)光斑邊緣處硬化層深度。
　　4、通過(guò)數(shù)值模擬數(shù)