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油压减振器活塞杆激光熔覆数值模拟及试验研究
| 论文题名： | 油压减振器活塞杆激光熔覆数值模拟及试验研究 |
| 关键词： | 减振器;活塞杆;激光熔覆;熔池形貌;显微硬度;盐雾试验 |
| 摘要： | 为减缓线路冲击、振动对机车车辆的不利影响，改善机车车辆的安全性和舒适性，现代机车车辆多配置油压减振器来满足实际功能需求。活塞杆是油压减振器的重要组成部件，其工作环境恶劣，要求其有较高的耐磨、耐腐蚀能力。目前活塞杆表面处理采用镀铬和热喷涂等方法，其生产过程存在严重的污染问题，涂层易出现剥落等问题。因此，亟需探索一种绿色环保的减振器活塞杆表面处理技术。激光熔覆技术是一种绿色制造技术，生产过程无污染，而且熔覆层与基体为高强度的冶金结合，因此本文提出将激光熔覆技术应用到减振器活塞杆表面处理中，研究其技术可行性，为推动激光熔覆技术的应用提供理论支撑。 本文利用有限元数值模拟与试验相结合的研究方法，对减振器活塞杆激光熔覆过程进行研究。主要研究工作包括如下几个方面： （1）充分考虑减振器活塞杆激光熔覆过程材料物性参数、激光束热源参数等实际情况，利用VisualEnvironment和SYSWELD软件系统，建立面向实际工艺过程的减振器活塞杆同步送粉式激光熔覆过程有限元模型。利用熔池形貌对比方法进行热源校核，使数值仿真和试验所得的熔池形貌基本一致。从而获得比较准确的热源参数。通过仿真分析获得了熔覆层的温度、金相组织和显微硬度的分布规律，研究结果表明，往基材方向距离熔覆层表面越深区域的温度峰值及梯度、马氏体组织比例和显微硬度均逐渐降低。 （2）利用数值模拟研究不同工艺参数（激光功率、扫描速度）对激光熔覆过程温度分布和变化、以及熔池尺寸变化的影响，并讨论了工艺参数对熔覆层质量的影响。仿真结果表明：扫描速度和激光光斑直径不变的情况下，激光功率增加，则熔覆层温度峰值和熔池深度均增大，稀释率增大；激光功率和激光光斑直径不变的情况下，扫描速度增加，则熔覆层温度峰值和熔池深度均降低，稀释率减小。 （3）选择四组典型工艺参数进行激光熔覆试验，并进行激光熔覆熔池形貌和尺寸的显微观测，以及显微硬度测试。试验与仿真结果对比发现，二者结果比较一致，且工艺方案一（激光功率P=1500W，扫描速度V1=20mm/s）的熔覆层平均显微硬度达到了活塞杆相关技术要求。按照GB/T10125和GB/T6461要求对熔覆层进行盐雾试验，试验结果表明激光熔覆层的耐腐蚀性能优异，满足活塞杆使用技术要求。上述研究表明对减振器活塞杆表面进行激光熔覆的表面处理技术方案可行。 |
| 作者： | 张田力 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 张大兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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