激光熔覆残余应力场分析

根 据 残 余 应 力 的 形成 机理 ，可 以采 取 ～ 些 工 艺 措 施 来
１产 生原 因 ．
激 光 熔 覆 残 余应 力产 生 的 原 因 主 要是 ： （１］局 部 热 输 入 造 成 温 度 分 布 不 均 匀 ， 使 得 熔 池 及 周
消 除 或 降 低 残 余 应 力 的不 利 影 响 ，甚 至 同时 引入 有 益 的 残
下 ， 固态 晶体 本 身 的 变 形 可 强 烈 发 展 ，晶 体 间残 存 的 液体
裂 、 气 孔 和 微 裂纹 的 分 布 、熔 覆 层 的 耐 磨 损 、抗 腐 蚀 等 性 却 不 易 自由 流 动 ，从 而 造 成 枝 晶 间 液 态 金 属 凝 固 收缩 时 没
能 ，都 和 熔 覆 层 的 应 力 分 布 状 态 密 切 相 关 。研 究熔 覆 层 的 热 应 力 、相 变 应 力 和 残 余 应 力 的 大 小 、受 力状 态 ，对 消 除 和 改善 应 力 状 态 ，显得 更 为迫 切 。
激 光 熔 覆 层 裂 纹 是 在凝 固温 度 附 近 形 成 的 热 裂 纹 ，主 要 是 由于 凝 固 温 度 区 间 ，初 生 的 发 达 枝 晶 会相 互 钩 连 形 成
进 行 预 热 对减 少熔 覆 层 中 的残 余 拉 应 力 是有 效 的 。
（２）激 光 熔 覆 中产 生拉 应 力 的重 要 原 因 之一 就 是 熔 覆 材 料 与 基 体 材 料 线 膨 胀 系 数 的 差 异 ，合 理 选 择 线 膨 胀 系 数 法 ， 结合 延 时 、 循 环 、查 表 设 计 １ 个 Ｌ ６ ＥＤ的 花样 灯 。 这 种 爬楼 梯 式 的 教 学 方法 ，学 生就 容 易 理 解 。
在 此 基 础 上 ，布 置 设 计 一 个 模 拟 交 通 灯 的 任 务 ， 以
便 知 识 应 用 能 力 提 高 。 由 于 学 生 在 硬 件 连 接 和软 件 方 面 对 于 接 口指 令 、 延 时子 程 序 和循 环 程 序 设 计 也 有 了 一 定 的基 础 ，模 拟 交 通 灯 的设 计 难 度 就 大 大 降 低 了 。 在 交 通 灯 任 务 的 基 础 上 可 以加 入 中 断 ， 比如 遇 到 特 殊 情 况 ，需 要 急 停 ， 四 面 都 是 红 灯 。 把 要 求 逐 步 深 入 ，不 断 加 入 新 的 练 习 内 容 ，学 生 面 前 的道 路 就 越 来 越 宽 ，他 会 觉得 原 来 我 的 单 片 机 学 习 是 很 有 意 思 的 ，进 而 转 变 他 的思 想 ，从 “ 我 学 ” 要
（ 熔 凝 区 存 在 温度 梯 度 且 冷 却 速 率 不 ～ 致 ，熔 池 材 ２）
料 在 凝 固 时 因 相 变 体 积 变 化 不 均 及 相 变 不 等 时 性 产 生 的相
变 应 力 ，进 而 引起 不 均 匀 塑性 变 形 而 形成 相 变残 余 应 力 。 ２ 裂 纹 形 成 ．
有 利 于 抑 制 熔 覆 层 裂 纹 产 生 。 Ｄ ｋ ｍｂＳ在 马 氏体 不 锈 钢 ｅｕ ｉ
Ｘ２ Ｃｒ ￣３ 氏体 不 锈 钢Ｘ２ Ｎｉ ｌ ０ ｌ Ｉ ３ 奥 Ｃｒ Ｍｏ８１ ２两种 基材 上 分 别 激 光熔 覆 Ｓ ｅｌｅ 合 金 ，并 分 别进 行 了预 热 与 不 预 热试 样 中激 ｔ ｌｔ ６ ｉ 光 熔 覆 层 残 余 应 力 的测 定 。其 结 果 表 明 基 材 在 激 光熔 覆 前
余应力分布。 （１）对 于 受 热 不 均 匀 ，可 以对 熔 覆 的 基体 材 料 进 行
一
围 材 料 产 生热 应 力 ，在 冷 却 和 凝 固 时 相 互 制 约 而 引 起 局 部
热 塑 性 变形 ，进 而 产 生 热应 力 ；
定 温 度 的 预 热 ，将 会 有 效 地 降 低 温 度 梯 度 和 热 应 力 ，
直 观 。 指 令 部 分 同 样 采 用 树 状 结 构 或 者 表 格 形 式 ，来 帮 助 学 生 构 建 完 整 的 知 识 链 体 系 ，这 样 一 来 ， 学 生 的 学 习任 务 就 是 不 断 将 零 散 的 知 识 填 充 到 这 一 知 识 体 系 中 ，学 生 通 过
这 种 方法 ，不 断 总 结 归纳 ，头脑 中有 图 ，在 进 行 程 序 设 计
揽 整 个 课 程 ，帮 助 学 生 梳 理 知 识 ，找 出各 知识 点 之 间 的 内
在 联 系 ，形 成 一 条 条 知 识链 ，让 学 生 记 得 准 而 牢 ，学 得 懂
而通。
２ 循 序 渐进 ，逐 步 深 入 ．
某 一 门 课 程 学 生 是 否 爱 学 ， 与 授 课 教 师 是 密 不 可 分
一
有 足 够 的 液体 补 充 。 当应 力较 大 而 熔 覆 层 的 韧 性 不好 时 就
会 形 成 宏 观 裂 纹 的产 生 ，而 当 应 力 较 小 或 熔 覆 层 的 韧 性 较 好 时 就 会 形成 微 观 裂纹 或不 形 成 裂 纹 。 ３． 小残 余 应 力 措 施 减
、
激 光 熔 覆 残 余 应 力 分 析
到 “ 要学”。 我
时 ，学 生 只 是 在 头 脑 中进 行 数 据 的 传 递 、 运 算 等 操 作 ， 自
然 使 学 习 的难 度 大 为降 低 ，同 时 这 种 方法 对 于 他 们 今 后 学
习 其 他 课 程 也 是 很 有 用 的 。 我 们 老 师 Hale Waihona Puke Baidu Ｂ ｆ 在 高 处 ， 总 ￣ 站 ， Ｊ
交流平台 ｉ
例
激光熔覆残余应力场分析
文／ 红英 蒋
在 特 殊 形 状 的 零 件 加 工 、 仿 真 成 型 和 新 材 料 合 成 等
领 域 ，激 光 熔 覆 越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 。 而 研 究熔 覆 层 止
一
个 结 晶 固 态 网 ，造 成 枝 晶 间 的 液体 封 闭。 在 应 力 的作 用