激光熔化热处理的理论及实验研究

对于现有的激光运用中 ,表面熔化已经成为了激光表面改性的一种重要手段。为了充分了解激光熔化机理 ,对表面熔化进行模拟研究很有必要。本文运用导出的内部边界条件的解析模型 ,利用有限元方法 ,对激光热处理温度场的偏微分方程进行了数值模拟。预测的最大熔化区域和实验比较取得了很好的一致。     

激光热处理理论探讨与实验

本文引用一些资料的结论，从加热金属表面热传导方程出发，推导了激光表面热处理过程中激光功率P，照射光斑直径d和照射时间t等工艺参数与处理深度z之间的关系。经实验证明，理论和实验基本相符。理论和实验证实利用改变激光功率P，照射光斑直径d和照射时间t等工艺参数来实现严格控制激光表面热处理深度z的可能性。     

激光热处理温度场的实验和理论研究

提出了一种激光热处理三维温度场内部边界条件模型,运用有限元方法,对激光热处理温度场进行数值模似,该模型所确定的温度场很好的保证了工作的能量守衡,使得该模型可以用于有限大工件硬化区域的预测。根据相变理论,对该模型进行了实验验证。从该模型得到很好的实验验证显示,数值模拟不仅可以用于激光热处理规律的进一步研究,还可以用于激光热处理的实验预测,获得最佳的热处理结果,达到节约实验费用的目的。     

激光交叠热处理的实验研究

激光交叠热处理45#钢在交叠区有较大的硬度下降,本文从热传导方程出发,分析了激光热处理过程中的温度场分布,由此讨论后一道处理对前一道硬化带的重新加热过程,以及不同温度区域所产生的不同程度回人或淬火而导致的不同硬度值变化,分析了实验现象并提出解决问题的方法。     

灰铸铁YAG激光热处理的实验研究

本文采用５００Ｗ连续输出的ＹＡＧ数控激光热处理系统对ＨＴ２５０灰铸铁进行了激光热处理工艺参数－－－输出功率、热焦量、扫描速度、表面吸光膜层处理及表面粗糙度对感化层深度、宽度、硬度和显微组织影响的实验研究。为连续输出ＹＡＧ激光热处理的应用提供了有价值的参考数据，并在汽车缸体（套）淬火中试用。     

激光热处理工件边界的保护及模拟研究

激光热处理应用研究中，当激光作用区临近工件边界时，防止边界熔化并让边界获得满意的热处理是必须认真处理的重要问题。实验研究表明，根据被处理工件的边界形状设计光阑并将光阑放在合适位置，可以有效地避免边界损伤并获得高质量的处理结果。为简化热作用研究，通常可以将被处理材料视为热物性参数为恒量的连续介质，而当处理工件的边界由相交平面边界构成时，可以通过引入适当的像热源来处理边界问题，因此，用这种热处理温度场的半解析计算方法可以满意地获得边界附近的瞬态温度场。提出了一种边界保护的简单方法，并利用激光热处理温度场的半解析计算方法作出证明。研究结果表明，合适选择边界保护宽度，不但能够有效保护边界，并能在边界附近得到深度均匀的硬化带。     

激光热处理

本文叙述激光热处理的原理,方法,设备及主要影响因素,着重介绍激光相变硬化和表面合金化。     

激光热处理及其设备与工艺

本文介绍了激光热处理原理及其有关的设备和工艺，并以激光相变硬化(激光淬火)为例总结了国内外最近的设备与工艺研究进展情况，给出了较多的研究实例，可供从事激光热处理技术的科技人员参考。     

激光热处理温度场及相变硬化带的快速计算

提出了激光对金属材料表面非熔凝处理的稳态温度场快速计算以及快速确定铁基材料表面相变硬化带尺寸的方法。该方法不仅可以对任意功率密度分布的激光进行热作用计算，而且计算速度比相同精度的传统数值计算快两个数量级以上。     

激光填丝多层焊温度场和应力场的数值模拟

基于有限元计算软件MARC,对16 mm厚低合金高强钢激光填丝多层焊温度场和应力场进行了三维数值模拟。利用生死单元法,采用热流密度线性衰减高斯圆柱热源模拟匙孔效应,双椭球模型模拟焊丝受热过程。计算结果与实际结果对比,两者基本吻合。计算结果表明,层间保温能够有效降低接头冷却速度,减小激光填丝焊残余应力,改善厚板多层焊接头性能;多层焊应力集中主要位于中下部焊道及其热影响区;焊接中坡口有收缩趋势,焊后工件有一定角变形。     

含非完整光束辐照过程的激光热处理瞬态温度场半解析计算

提出了包含非完整光束辐照过程以及适用于任意给定光束分布的激光非熔凝热处理瞬态温度场的半解析计算方法 ,并给出了实验证明     

薄板表面激光处理温度场有限元计算及半解析模拟

建立了计算材料表面激光热处理温度场有限元程序,以薄板为例讨论了边界条件的选取,研究了激光功率和工件移动速度对温度场的影响并与半解计算进行了比较。     

激光热处理宽带光斑的研究

本文研究了激光热处理光斑形状对宽带硬化性能的影响,给出了千瓦级和万瓦级激光宽带光源方案。     

LD双端泵浦Nd∶YAG方形晶体热容激光器温度场

对LD双端泵浦激光器的工作特点进行研究,以方形晶体为固体激光器的研究模型,并结合热容激光器的管理形式,将激光器工作阶段分为泵浦阶段和冷却阶段,并且建立相对应的热模型。根据热传导方程与边界条件进行求解,得到LD双端泵浦与冷却阶段的温度场表达式,并分析了不同的光斑半径、泵浦时间对晶体温度场的影响。计算结果表明:当泵浦功率为60 W、光斑半径为800 μm、超高斯阶次为3的激光二极管对晶体进行泵浦时,该晶体在泵浦端面获得的最大温升为201.30 ℃。该激光晶体的尺寸为20 mm×20 mm×10 mm,Nd∶YAG晶体对射入的泵浦光的吸收系数是910 m-1,掺钕离子为1.0%。研究结果对LD泵浦固体激光器的结构优化设计和实验研究提供了一定的理论指导意义。     

激光破岩的理论分析与数值模拟

激光破岩技术在石油工业上具有广阔的应用前景,但目前国内对激光与岩石相互作用机制的研究还比较少见.根据非定常传热学原理分析了均匀激光光束和高斯激光光束照射砂岩时的温度场分布;根据热应力方程和边界条件模拟了砂岩内部的热应力分布,得到有效切削砂岩所需的激光功率阈值;根据能量守恒定律建立岩石的熔化和气化模型,得到一定激光功率下岩石熔化和气化的速率.模拟结果表明,在深井中采用激光钻井技术,其钻进速度远高于常规的机械旋转钻井技术,具有显著的工业应用潜力.     

含相变及表面吸收系数随温度变化的激光热作用温度场半解析计算

本文提出一种包含相变及表面吸收系数随温度变化的激光与金属材料相互热作用的半解析计算方法,并以含固液相变但未发生传质的热传导研究为例,给出计算实例。     

激光热处理光束优化系统

激光束的光强分布以及光斑形状对激光热处理硬化层性能影响极大,一般要求光强均布的矩形光斑或宽带光斑;但是光强均布的激光束不一定产生均匀的硬化层,目前的激光热处理光束优化装置得到的是中间厚,两边薄的月牙形分布硬化层.为了改善激光热处理硬化层分布的均匀性,在分析国内外激光热处理光束优化系统研究现状及存在问题的基础上,提出了光束优化系统的两种方案,激光扫描环形光斑和线形光斑.建立了两种光斑温度场的数学模型,模拟了温度场分布.从理论上说明了两种方案能够改善激光热处理硬化层分布均匀性.     

激光脉冲对钢材热处理的计算

将激光作用对象视为热物性参数为常量的均匀介质,介绍材料在激光脉冲列作用下温度场的解析计算方法。基于研究结果及钢材马氏体相变模型,提出一种,激光脉冲列对钢材表面相变硬化处理时硬化带尺寸的计算方法,并通过激光热处理实验对计算方法的可行性作出证明。