激光模具修復(fù)錘擊消除應(yīng)力方法研究.pdf

1、熱作模具在交變應(yīng)力下長期服役，其表面容易產(chǎn)生裂紋，造成疲勞失效。小功率脈沖激光填絲焊接能改善焊接區(qū)組織，獲得良好的力學(xué)性能，在模具修復(fù)中得到廣泛應(yīng)用。激光填絲焊接能量密度高，金屬熔化和冷卻迅速，焊接區(qū)存在較大焊接殘余應(yīng)力，其拉應(yīng)力對裂紋萌生和擴展有促進作用，加快修復(fù)模具的失效。錘擊可降低殘余拉應(yīng)力，并可在錘擊區(qū)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高修復(fù)模具的使用壽命。但錘擊至今沒有形成相關(guān)工藝規(guī)范，在模具修復(fù)中的使用主要建立在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，限制了錘擊在模

2、具修復(fù)中的應(yīng)用。
　　本文通過Marc有限元軟件模擬計算并與實驗相結(jié)合的研究方法，分析錘擊對激光填絲焊接模具修復(fù)產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力的消除狀況;旨在為錘擊在模具修復(fù)中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和合理的錘擊方案，推廣錘擊在模具修復(fù)消除應(yīng)力方面的應(yīng)用。
　　本文通過建立的高斯面熱源和旋轉(zhuǎn)體熱源復(fù)合熱源模型模擬小功率脈沖激光焊接的熱傳導(dǎo)過程，通過實驗驗證誤差在合理范圍內(nèi)，可利用此復(fù)合熱源模型模擬小功率激光填絲焊接模具修復(fù)過程。有限元模擬和實

3、驗表明，激光填絲模具修復(fù)在模具修復(fù)區(qū)存在較高殘余拉應(yīng)力，接近熱作模具材料的屈服強度，熔合區(qū)殘余應(yīng)力以拉應(yīng)力為主;實驗表明熔合區(qū)組織以淬火馬氏體和回火馬氏體為主，組織粗大，力學(xué)性能較焊縫和母材差，裂紋容易在此處萌生和擴展。通過構(gòu)建的錘擊力采集系統(tǒng)對錘擊力進行測量，測得普通成人利用標準1b手錘輕擊、用較小力，中等力氣和稍大力錘擊時錘擊力的大小和變化過程，錘擊力的作用時間和峰值停留時間極短，作用時間分別為0.02 s和0.002 s，峰值分別