20CrMnMo大模數(shù)齒輪激光淬火工藝有限元分析及試驗研究.pdf

1、隨著激光技術的迅猛發(fā)展，激光淬火在各個零部件的熱處理中的應用越來越廣泛。激光淬火是通過激光光斑的掃描，使得工件表面瞬間獲得高溫并達到馬氏體轉變的臨界點，然后通過冷的基體使溫度快速降低，從而達到淬火的目的。激光淬火在齒輪中的應用，研究較少，實際應用也不太廣泛。本文針對目前國內(nèi)常用齒輪鋼材料20CrMnMo進行齒輪激光淬火的工藝和機械性能研究。
　　從激光淬火工藝的理論層面進行了研究，總結了工藝中五大關鍵技術的解決方法。其中，掃描方式

2、是核心，決定著淬火的整體效果，本文分析了適合不同尺寸齒輪的掃描方式，提出了大模數(shù)齒輪新的掃描方式。針對于工藝中的掃描速度、偏移值和入射角的問題，進行了分析和研究，提出了新的計算方法。
　　基于ANSYS有限元軟件，通過模擬齒輪激光淬火過程的溫度場，對其做初步分析。本模擬的模型是通過UG軟件導入到ANSYS中的三維齒輪模型，在齒面上進行模擬分析。激光光斑的移動以及部分載荷施加等采用APDL語言進行編程，直接導入到軟件中，便于修改和發(fā)

3、現(xiàn)錯誤。模擬結果符合預想結果，一定程度上反映了激光淬火的優(yōu)良特性。根據(jù)模擬結果也得出了有一定參考價值的加工參數(shù)數(shù)據(jù)，為進一步試驗研究奠定了基礎。
　　初步分析后，選擇20CrMnMo鋼材加工了一定尺寸的齒輪并開始試驗研究。根據(jù)有限元模擬數(shù)據(jù)以及其他研究成果中的數(shù)值，整理劃分不同的參數(shù)組合（激光功率、掃描速度和光斑直徑）進行激光淬火加工試驗。采用MATLAB軟件對齒面硬度數(shù)據(jù)做進一步處理，分析得出齒面硬度值最大處的工藝參數(shù)。而后通過