電火花沉積Ni201修復(fù)層應(yīng)力場數(shù)值模擬及界面行為的研究.pdf

1、電火花沉積作為一種表面強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是一種微弧焊接工藝，對受損機(jī)械零部件的修復(fù)強(qiáng)化具有重要意義。本文采用DHD-6000型電火花沉積設(shè)備在Q235基體表面制備了Ni201修復(fù)改性層，對Ni201修復(fù)層的界面行為進(jìn)行了深入研究。并通過建立有限元分析模型，對電火花沉積溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了模擬分析。
　　利用有限元分析軟件ANSYS對電火花沉積溫度場和應(yīng)力場分布規(guī)律進(jìn)行了研究。選取Gauss熱源模型，施加合理的熱邊界條件和位移約束

2、條件，先模擬計(jì)算溫度場，然后再模擬分析應(yīng)力場。分析結(jié)果顯示，基體的溫度隨著沉積熱源的移動(dòng)而發(fā)生劇烈的變化，熱應(yīng)力主要分布在溫度梯度較大的區(qū)域，沿沉積中心線方向上的縱向殘余應(yīng)力均表現(xiàn)為拉應(yīng)力，最大值約為245MPa，橫向殘余應(yīng)力在沉積起始和結(jié)束的兩個(gè)區(qū)域均呈現(xiàn)出壓應(yīng)力，壓應(yīng)力最大為227.5MPa，與經(jīng)典理論的結(jié)果基本吻合。
　　選取弧比、能量輸出幅度、頻率等不同工藝參數(shù)，進(jìn)行電火花沉積實(shí)驗(yàn)，利用電子掃描顯微鏡、能譜儀、X射線衍射等

3、檢測方法，研究了修復(fù)層與基體結(jié)合界面的微觀結(jié)構(gòu)、元素分布、相組成以及修復(fù)層表面殘余應(yīng)力。研究結(jié)果表明，Ni201修復(fù)層組織均勻致密，修復(fù)層界面主要由 Fe10.8Ni、(Fe,Ni)、CoFe15.7等新相組成，基體元素與修復(fù)層元素之間相互擴(kuò)散形成冶金結(jié)合方式，說明電火花沉積的修復(fù)層與基體不是簡單的機(jī)械結(jié)合。經(jīng) X射線衍射儀器檢測，修復(fù)層表面殘余應(yīng)力隨著能量輸出幅度和弧比的增加而增大，但均未超出材料的屈服極限。
　　根據(jù)電火花沉積