细长轴表面激光熔覆轨迹理论分析与试验研究

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.039

金属热处理 ›› 2021, Vol. 46 ›› Issue (7): 201-206.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2021.07.039

细长轴表面激光熔覆轨迹理论分析与试验研究

崔陆军, 郝超杰, 郭士锐, 郑博, 曹衍龙, 曾文涵

中原工学院机电学院, 河南郑州 450007

收稿日期:2021-02-20 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-12-10
通讯作者: 郭士锐(1986—),男,副教授,博士,硕士生导师,主要研究方向为激光制造,E-mail:laser@zut.edu.cn
作者简介:崔陆军(1981—),男,教授,博士,主要研究方向为光纤传感及激光表面改性技术,E-mail:cuilujun@126.com。
基金资助:
河南省自然科学基金面上项目(212300410422);河南省高等学校重点科研项目(20A460033,20A460031);中原工学院专业学位研究生课程教学案例库项目(ALK201907);河南省科技攻关计划(202102210068)

Theoretical analysis and experimental research on laser cladding trajectory for slender shaft

Cui Lujun, Hao Chaojie, Guo Shirui, Zheng Bo, Cao Yanlong, Zeng Wenhan

School of Mechanical and Electronic Engineering, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou Henan 450007, China

Received:2021-02-20 Online:2021-07-25 Published:2021-12-10

摘要/Abstract

摘要： 利用ANSYS有限元分析软件,基于螺旋式和光栅式扫描轨迹建立细长轴激光熔覆模型,并对不同熔覆轨迹下的温度场进行仿真研究。结果表明:两种熔覆轨迹方式均会产生热量累积,且螺旋式热累积量相对较小,光栅式熔覆轨迹下各道次涂层的表面温度高于螺旋式各圈层表面温度。采用光栅式熔覆时细长轴中心位置的温度曲线呈不规则锯齿状上升趋势,采用螺旋式熔覆时中心位置的温度上升趋势更明显。此外,工艺试验结果表明采用螺旋式得到的熔覆涂层表面质量较为理想,而光栅式熔覆表面出现过烧现象。

关键词: 激光熔覆, 细长轴, 温度场, 熔覆轨迹

Abstract: Laser cladding model for slender shaft was established by using ANSYS finite element analysis software based on spiral and raster scanning trajectories, and the temperature field under different cladding trajectories was simulated. The results show that this two kinds of cladding trajectory methods produce heat accumulation, and the spiral laser cladding method is relatively small, while the raster laser cladding method has higher temperature at the suface position of each pass. When using raster laser cladding method, the temperature curve at the center of the slender shaft shows an irregular zigzag upward trend, while the temperature rise trend at center is more obvious when using spiral laser cladding method. In addition, the process test results show that the surface quality of the coating obtained by spiral laser cladding method is relatively ideal, while overburning has occurred when using raster laser cladding method.

Key words: laser cladding, slender shaft, temperature field, cladding track

中图分类号:

TG162.71

崔陆军, 郝超杰, 郭士锐, 郑博, 曹衍龙, 曾文涵. 细长轴表面激光熔覆轨迹理论分析与试验研究[J]. 金属热处理, 2021, 46(7): 201-206.

Cui Lujun, Hao Chaojie, Guo Shirui, Zheng Bo, Cao Yanlong, Zeng Wenhan. Theoretical analysis and experimental research on laser cladding trajectory for slender shaft[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(7): 201-206.

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