高磷铸铁激光淬火技术研究

论文摘要

缸套在柴油机中受高温高负载的工作环境影响,易出现磨损失效故障进而降低了柴油机的输出动力,直接影响着船舶工作,制约船舶行业的发展。本文基于船用柴油机缸套的磨损故障出发,结合当前表面工程技术领域中研究及应用较为热门的激光淬火技术,通过对气缸套材料高磷铸铁的激光淬火基础性试验研究,分析激光淬火技术在气缸套上实施的可行性。高磷铸铁表面激光淬火技术研究利用了试验分析与温度场数值模拟相结合的方法。使用IPG YLS-6000光纤激光器对试样表面实施单道激光淬火工艺试验,分析淬火试样的显微组织结构,根据金相照片将显微组织区域划分为淬火相变区、热影响过渡区和基体,并通过SEM照片观测到淬火相变区分布大量的针状马氏体。通过淬火试样的外观检测和显微硬度分布结果,对优化筛选后的淬火工艺参数进行了摩擦磨损性能测试,试验结果表明,在载荷、转速、时长等相同条件下,未淬火试样磨损量远大于淬火试样,结合磨损行为分析,在激光输出功率为1100W和光斑扫描速度为25mm/s的参数条件下,淬火试样摩擦磨损性能最好。在激光单道淬火工艺参数的优化基础上,利用Abaqus有限元软件模拟分析激光淬火过程温度场分布情况,根据温度场分布结果与奥氏体相变临界温度计算硬化层尺寸,对比验证实际激光淬火工艺实施后硬化层尺寸,模拟结果与试验结果基本吻合,本次模型可用于后续激光淬火技术研究。根据激光单道淬火温度场分布结果,计算了后道激光淬火时对前道淬火硬化层的热影响范围,拟定多道淬火时的扫描间距。对多道激光淬火实施后,分析表面显微硬度分布,最终得出高磷铸铁激光淬火的最佳工艺参数组合为:激光输出功率1100W,光斑扫描速度25mm/s和激光淬火间距1mm。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 高磷铸铁的概述

1.2 激光淬火技术

1.2.1 激光淬火技术的概述

1.2.2 激光淬火技术的优势

1.2.3 工艺参数及影响因素

1.3 激光淬火技术的研究现状与发展趋势

1.3.1 激光淬火技术研究现状

1.3.2 激光淬火技术发展趋势

1.4 激光淬火技术的应用现状

1.5 本课题的研究背景和内容

1.5.1 研究背景

1.5.2 研究内容及路线

第2章激光淬火试验方案及分析方法

2.1 试验目的

2.2 试验材料

2.3 试验设备及参数制定

2.4 淬火试样外观检测

2.5 显微组织观察

2.6 试样硬度检测

2.6.1 高磷铸铁宏观硬度

2.6.2 硬化层宽度

2.6.3 硬化层深度

2.7 本章小结

第3章激光单道淬火工艺实施及结果分析

3.1 激光淬火工艺实施

3.2 淬火试样外观检测

3.3 淬火试样硬度分布

3.3.1 硬化层表面硬度分布

3.3.2 硬化层截面硬度分布

3.4 显微组织观察

3.4.1 基体显微组织

3.4.2 硬化层显微组织

3.5 本章小结

第4章摩擦磨损性能测试

4.1 试验目的

4.2 试验材料与试验设备

4.3 试验方案与过程

4.4 试验结果分析

4.5 本章小结

第5章激光淬火数值模拟分析

5.1 激光淬火温度场软件选用

5.2 激光淬火传热分析和热传导方程

5.3 Abaqus模拟激光淬火温度场流程

5.3.1 激光淬火光源模型选取

5.3.2 淬火分析模型建立及材料属性设置

5.3.3 初始条件与边界条件的确定

5.3.4 模型网格划分

5.3.5 移动热源编写

5.4 模拟结果分析及试验验证

5.4.1 淬火相变温度临界点确定

5.4.2 移动热源加载情况和温度场分析

5.4.3 硬化层尺寸计算及试验验证

5.5 本章小结

第6章激光多道淬火试验

6.1 试验目的

6.2 试验方案与过程

6.3 试验结果分析

6.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏子凡

导师: 张胜文

关键词: 高磷铸铁,激光淬火,工艺参数,淬火温度场,淬火间距

来源: 江苏科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,船舶工业,无线电电子学

单位: 江苏科技大学

分类号: U671;TN249

DOI: 10.27171/d.cnki.ghdcc.2019.000110

总页数: 77

文件大小: 3999K

下载量: 50

高磷铸铁激光淬火技术研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢