电火花表面强化的热应力研究

邓启超¹，姜忠宇¹，汤精明¹，石平¹

(1.安徽工程科技学院,机械工程系,安徽,芜湖,241000)

摘要:分析电火花表面强化层的应力场特点,建立三维应力场模型,并利用APDL编程实现对应力场的有限元数值模拟,给出强化层和基体在不同位置、不同方向的应力分布和变化规律.结果表明:强化过程中,熔池及附近区域存在的巨大且剧烈变化的温度梯度和不一致的冷却速率使试样产生很大的热应力;由于热导率和热膨胀系数存在差异的缘故,各节点的应力值随着位置的变化而变化;试样的应力曲线在热影响区都存在突变,有强化层时,由于强化层和基体材料的比热容C和热导率,κ不一致,加剧应力曲线在热影响区的突变;采用梯度强化层和热处理工艺可以有效地改善电火花表面强化层的应力分布.

关键词:电火花; 表面强化; 强化层; 热应力; 数值模拟; electrical discharge; surface strengthening; strengthened coating; thermal stress; numerical simulation;

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