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大功率二极管激光淬火过程热分析的时变三维建模
摘要: 本文以AISI 4130钢为对象,建立了高功率二极管激光淬火过程的热分析模型。随后基于完全奥氏体化温度(AC3)预测了硬度深度和宽度。由于二极管激光堆栈(DLS)的尺寸和输出光束功率限制,无法达到适宜的功率密度(103-10? W/cm2)。此外,发射器间距导致DLS输出强度分布不均匀。为此设计了光学布局以实现适宜功率密度和均匀光束分布。通过光束分析仪在不同离焦距离处实验测得光束分布,并与建模结果进行对比?;诮S胧笛榻峁囊恢滦裕覼EMAX软件中提取激光光束每个网格的强度值,随后作为热流输入参数导入COMSOL Multiphysics软件进行激光淬火过程(LHP)的热分析。
关键词: 热分析、强度分布、高功率二极管激光器、激光淬火、完全奥氏体化温度
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光淬火对30KhGSA钢显微组织和耐磨性的影响
摘要: 展示了结构钢30KhGSA样品在多通道(48束)CO2激光连续照射淬火过程中的微观结构研究结果、显微硬度分布以及耐磨性评估。硬化区形成细小马氏体,该钢材具有高硬度和耐磨性。
关键词: 耐磨性、多通道二氧化碳激光器、激光淬火、结构钢
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过施加纵向扭转超声场改善钢的激光硬化效果
摘要: 本文致力于研究U8、U10、X12M钢采用超声处理与激光淬火相结合的可行性,并探讨纵向与扭转声波振动对晶体结构中点缺陷浓度增加的强化效应。通过将纵向超声振动转换为复合场,引入纵向与扭转超声场后形成了高浓度效应,从而增强了激光淬火的效果。
关键词: 超声处理、晶体结构、钢材、激光淬火、纵向与扭转声振动
更新于2025-09-16 10:30:52
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在采用光纤耦合二极管激光源的激光淬火加工中,将类高斯光束转换为平顶光束
摘要: 本文利用一套匀化光学系统,将光纤耦合二极管激光源发出的类高斯分布光束转换为平顶分布,使该二极管激光源更适用于激光淬火。采用该二极管激光源对35CrMo金属钢进行淬火实验,通过优化淬火工艺参数,在扫描速度1100 mm/min、激光功率1940 W条件下,获得57 HRC的洛氏硬度和1.6 mm的淬硬深度。实验结果表明该二极管激光源具备工业激光淬火加工能力。
关键词: 高功率,激光淬火,均匀性,二极管激光器
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光淬火过程中中碳钢疲劳寿命控制的最优遗传算法
摘要: 本研究提出了一种遗传算法优化模型,用于控制AISI 1040钢部件在高功率二极管激光淬火工艺后的疲劳寿命。首先通过旋转弯曲试验机评估了激光功率和扫描速度等工艺参数对激光处理后部件疲劳寿命的影响。随后基于实验结果开发并测试了优化模型,以寻找能最佳拟合失效循环次数实验数据的回归模型。研究发现激光处理显著提高了辐照试样的疲劳寿命,表明其适用于工业应用。最终应用所提出的遗传算法方法确定了最优回归模型,该模型能非常准确地复现实验趋势,平均误差约6%,与工艺变异性的标准偏差相当。
关键词: 遗传算法、激光淬火、二极管激光器、疲劳寿命
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光淬火过程中温度分布的建模
摘要: 本文建立并提出了一个数学模型,用于计算激光淬火过程中钢板表面及内部的温度分布。该模型从基本热方程出发,推导出体积形式并与各种固态相相关联。模型基于激光淬火过程的三个关键影响参数:激光光斑移动速度和辐照时间。研究结果与文献报道的实验数据进行了对比验证。该体积模型可评估垂直和水平轴向上的温度分布。足够高能量密度的激光辐照可在表面产生固态相变。初步计算表明,温度分布在水平x-y轴上呈高斯分布,在水平和垂直深度方向上呈现指数递减分布。
关键词: 激光淬火、热处理、固相转变、时间-温度曲线
更新于2025-09-12 10:27:22
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轴承钢的水下激光淬火
摘要: 在材料加工过程中,水能作为有效的冷却介质发挥作用。这对于需要快速淬火速率以形成坚硬马氏体表层的钢材表面硬化处理尤为有益。本研究采用光纤激光器,通过实验探究了轴承钢的水下激光硬化工艺。研究发现,与基材相比,水下激光硬化使表面硬度提升约3.5倍,该效果优于传统激光硬化工艺。当钢材表面覆盖薄层水进行加工时,可获得高达900HV的表面硬度。然而,激光硬化区的深度和宽度显著小于传统激光硬化工艺。进一步分析表明,在较低扫描速度下,由于水的对流运动及冲击波产生,会形成不规则的硬化轨迹。
关键词: 钢材、水冷、硬度、激光淬火
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于响应面法的圆盘激光器对ASTM 1045钢激光淬火参数的敏感性分析
摘要: 激光淬火是激光表面硬化技术的重要分支,广泛应用于冶金、交通、机械制造、航空航天等领域。目前完全依赖经验或工艺试错法,无法有效揭示盘式激光淬火的瞬态机理,不利于缩短研发周期和节约成本。数值模拟为获取激光淬火过程中多场耦合的动态演化规律提供了有效途径。本文建立了盘式激光淬火ASTM 1045钢的热力耦合模型,采用CALPHAD方法计算温度相关物理参数,通过求解模型获得淬火过程中温度与组织转变的瞬态规律,以淬火转变层深度和宽度的动态变化表征马氏体的形成与转变程度,并利用Axioskop 2扫描电镜和Zeiss-IGMA HD场发射扫描电镜观察淬火组织与相变硬化规律以验证仿真结果的准确性。在此基础上,基于响应面法采用蒙特卡洛法对激光淬火工艺参数进行采样,分析了不同工艺参数对激光淬火温度场和相变场的敏感性影响,为工艺参数优化奠定了理论基础。
关键词: 激光淬火,淬火,盘形激光器,微观结构,敏感性分析
更新于2025-09-11 14:15:04