本書介紹了金屬材料激光熔覆的相變理論，基于有限元的激光熔覆技術(shù)數(shù)值仿真分析熱-力學(xué)特征，基于材料微觀非連續(xù)性特征以及相變特征的激光熔覆熱損傷量化評定模型，基于無損檢測技術(shù)的鐵磁材料再制造熱-疲勞耦合損傷特征的試驗研究，基于單道熔覆幾何特征建模的激光熔覆技術(shù)在再制造中的應(yīng)用。為了促進該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，針對金屬零部件再制造系統(tǒng)闡述了毛坯損傷與剩余壽命評估方法以及考慮熔覆熱-疲勞耦合損傷的激光熔覆再制造產(chǎn)品壽命評估方法等。
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目錄
前言
第1章 引論 1
1.1 激光熔覆與綠色再制造 1
1.2 激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.3 機械制造領(lǐng)域的熱損傷研究 6
1.4 再制造產(chǎn)品的壽命評估方法 8
第2章 激光熔覆熱損傷的相變分析 12
2.1 材料相變熱力學(xué) 12
2.1.1 相變及其分類 12
2.1.2 相變驅(qū)動力與新相的形成 14
2.2 材料相變動力學(xué) 17
2.2.1 相變形核率 17
2.2.2 新相的長大 18
2.2.3 新相轉(zhuǎn)變體積分?jǐn)?shù) 20
2.3 激光熔覆后材料的金相形貌 21
2.3.1 激光與材料相互作用 21
2.3.2 激光熔覆過程中的能量分配 22
2.3.3 熔覆層金相形貌 23
2.3.4 基體上的金相形貌 25
第3章 激光熔覆的數(shù)值仿真分析 29
3.1 激光熔覆仿真簡介 29
3.2 有限元模型描述 29
3.2.1 物理模型及假設(shè) 29
3.2.2 熱源模型及其加載 32
3.2.3 熱傳遞的基本方式及邊界條件 33
3.3 溫度場仿真結(jié)果 34
3.3.1 激光功率對溫度場的影響 35
3.3.2 掃描速度對溫度場的影響 40
3.3.3 光斑直徑對溫度場的影響 44
3.3.4 溫控基體熱影響范圍 46
3.4 殘余應(yīng)力仿真結(jié)果 47
3.4.1 熱力耦合的理論關(guān)系 47
3.4.2 熔覆殘余應(yīng)力的共性特征 48
3.4.3 各參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響 52
3.4.4 應(yīng)力仿真結(jié)論 59
第4章 激光熔覆熱損傷量化評定模型 61
4.1 熔覆熱損傷試驗論證 61
4.1.1 試驗方案 61
4.1.2 靜強度試驗 62
4.1.3 疲勞試驗 65
4.2 熱損傷定量評估模型 68
4.2.1 非連續(xù)性損傷因子 68
4.2.2 顯微硬度損傷因子 69
4.2.3 殘余應(yīng)力損傷因子 72
4.2.4 熱損傷程度量化評定綜合模型 74
4.3 參量模型應(yīng)用 75
4.3.1 硬度損傷因子 75
4.3.2 應(yīng)力損傷因子 80
第5章 基于無損檢測的再制造熱-疲勞耦合損傷研究 83
5.1 無損檢測技術(shù)的選擇 83
5.2 磁記憶技術(shù)的基本理論 84
5.2.1 磁致伸縮與磁機械效應(yīng) 84
5.2.2 鐵磁工件的自發(fā)磁化 85
5.2.3 磁記憶檢測原理 86
5.3 激光表面處理熱損傷磁記憶相關(guān)性研究 88
5.3.1 試驗方案 88
5.3.2 基于疲勞累積損傷的磁記憶檢測結(jié)果 89
5.3.3 基于疲勞累積損傷的熱損傷磁信號檢測結(jié)果 92
5.3.4 結(jié)果探討 94
5.4 激光熔覆熱-疲勞耦合損傷金屬磁記憶檢測 96
5.4.1 激光熔覆試件制備 96
5.4.2 激光熔覆試件初始熱損傷檢測 96
5.4.3 熔覆試件熱-疲勞耦合損傷檢測 100
第6章 激光熔覆工藝基礎(chǔ)及其再制造應(yīng)用 105
6.1 單道熔覆幾何特征 105
6.1.1 粉末流對激光的衰減作用 105
6.1.2 熔覆層幾何特征數(shù)學(xué)模型 107
6.2 單道熔覆試驗研究 111
6.2.1 試驗條件 111
6.2.2 工藝參數(shù)選擇 111
6.2.3 試驗結(jié)果分析 112
6.3 基于回歸正交試驗的模型修正 120
6.3.1 激光熔覆幾何特征模型修正方法 120
6.3.2 二次回歸正交試驗設(shè)計及回歸方程分析 121
6.3.3 修正模型及模型精度檢驗 127
6.4 激光熔覆幾何特征與再制造應(yīng)用 131
6.4.1 激光熔覆再制造工藝規(guī)劃 131
6.4.2 單道幾何特征模型在工藝規(guī)劃中的應(yīng)用 136
第7章 再制造毛坯損傷與剩余壽命評估 140
7.1 疲勞累積損傷理論 140
7.2 疲勞壽命評估方法 141
7.2.1 名義應(yīng)力法 142
7.2.2 局部應(yīng)力-應(yīng)變法 142
7.3 再制造毛坯損傷與剩余壽命評估模型 143
7.3.1 非線性疲勞累積損傷模型修正 144
7.3.2 修正模型材料參數(shù)的確定 145
7.3.3 再制造毛坯剩余壽命評估 147
第8章 激光熔覆再制造產(chǎn)品壽命評估 150
8.1 激光熔覆熱-疲勞耦合損傷評估模型 150
8.1.1 Chaboche非線性連續(xù)疲勞累積損傷模型修正 150
8.1.2 模型材料參數(shù)的確定 151
8.1.3 激光熔覆熱-疲勞耦合損傷評估研究 152
8.1.4 基于非線性連續(xù)損傷的激光熔覆再制造試件壽命評估 154
8.2 基于能量法的激光熔覆再制造試件壽命評估 156
8.2.1 常用能量法簡介 156
8.2.2 激光熔覆試件疲勞裂紋萌生壽命評估 158
8.2.3 激光熔覆試件疲勞裂紋擴展壽命評估 161
8.3 鐵路車輪激光熔覆再制造壽命評估 162
8.3.1 鐵路車輪常見損傷 162
8.3.2 鐵路車輪損傷評估常用模型 167
8.3.3 再制造鐵路車輪損傷及壽命評估 169
參考文獻(xiàn) 175
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