激光釬焊熱變形機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、美國(guó)科學(xué)家愛(ài)因斯坦于二十世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)激光以來(lái)，在工業(yè)實(shí)踐中激光的作用越來(lái)越重要，激光加工已經(jīng)作為一種不可或缺的工藝手段應(yīng)用于很多工程行業(yè)之中。激光釬焊技術(shù)是激光的一種重要的應(yīng)用，多用于精密焊接的情況，可將工件的焊后熱變形量控制到較小的水平。
　　珩輪是珩齒加工的主要刀具，可以對(duì)淬硬齒輪進(jìn)行表面的精加工。目前珩輪的制造主要運(yùn)用電鍍工藝，該方法有很多可改進(jìn)之處?，F(xiàn)有一種新的加工方法，利用激光釬焊來(lái)制造珩輪，可以提高珩輪的使用性能。但是在

2、釬焊過(guò)程中，劇烈的溫度變化會(huì)使得珩輪基體發(fā)生熱彈性、熱塑性變形，冷卻后的殘余熱變形會(huì)對(duì)其制造精度有影響。因此，研究珩輪基體在激光熱源輸入下的變形情況，掌握其變形機(jī)理及規(guī)律，就顯得尤為重要。
　　本文利用SYSWELD對(duì)激光作用于平板與珩輪齒廓的熱過(guò)程進(jìn)行了有限元計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究，主要進(jìn)行了如下工作:
　　1.查閱激光釬焊、激光加熱等有關(guān)熱變形方面的文獻(xiàn)，對(duì)激光作為熱源作用工件的熱過(guò)程及冷卻后工件的應(yīng)力應(yīng)變分布，硬度分布，整體變

3、形分布情況等的研究方法以及進(jìn)展進(jìn)行了學(xué)習(xí)。
　　2.通過(guò)推導(dǎo)熱彈性力學(xué)中的運(yùn)動(dòng)方程，將應(yīng)變表達(dá)式、動(dòng)力方程、應(yīng)力應(yīng)變的本構(gòu)方程列方程組來(lái)推導(dǎo)求解某一特定點(diǎn)的變形位移量，從而實(shí)現(xiàn)在已知工件的溫度場(chǎng)分布，邊界條件和初始條件的情況下解出工件的變形場(chǎng)。
　　3.利用SYSWELD系列軟件，對(duì)平板在激光作用下的熱過(guò)程及焊后變形情況進(jìn)行模擬分析，分別對(duì)不同熱源加載軌跡，不同厚度的平板進(jìn)行溫度分布及變形分布情況的有限元仿真，研究平板的熱變

4、形機(jī)理。
　　4.利用激光焊機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究光斑掃描后的平板熱變形，得到了變形翹曲角與激光熱源移動(dòng)速度、激光光斑直徑以及激光輸入能量的關(guān)系，找到平板變形的規(guī)律。
　　5.對(duì)珩輪基體在激光作用下的熱過(guò)程進(jìn)行有限元仿真，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜曲面上的移動(dòng)熱源加載，對(duì)熱源的不同加載方法的溫度分布和變形分布情況進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而深入研究激光熱源移動(dòng)速度、激光光斑直徑以及激光輸入能量與齒廓變形的關(guān)系，找到其內(nèi)在聯(lián)系。
　　6.針對(duì)研究過(guò)程中