1 中国北方发动机研究所分所, 河北 廊坊 065000
2 中国北方发动机研究所国防科技重点实验室, 山西 大同 037036
活塞激光热负荷就是通过光学转光片改变激光在空间的能量分配比例。结合活塞激光热负荷试验工况,建立了活塞激光热负荷应力场模拟数学物理模型,模型中考虑了材料的热物性参数随温度的变化。结果表明:由于活塞顶凹坑位置靠近通油孔,导致其应力波动幅值比激光辐照区域大;活塞凹坑、通油孔和靠近活塞顶面的活塞内腔由于和冷却介质直接接触,是活塞激光热负荷易损伤区域。试验验证了活塞易损伤区域与数值模拟一致,说明了模型的有效性。
文字间用 号隔开空半格激光 热疲劳 活塞 温度 应力 laser thermal fatigue piston temperature stress
1 中国北方发动机研究所,河北 廊坊 065000
2 中国科学院力学研究所 先进制造工艺力学重点实验室,北京 100190
建立了活塞激光热负荷数值模拟模型,研究了不同冷却介质对活塞热负荷的影响。结果表明,激光卸载过程活塞顶和通油孔通气冷却,温度波动发生在活塞顶薄层区域,与活塞在实际稳定工况下的温度响应一致;激光卸载过程活塞内腔和通油孔通气或通油孔通水冷却,温度波动区域都不能反应在实际稳定工况下的状态。低周热疲劳采用激光卸载过程配合活塞顶通气、活塞内腔和通油孔通水能缩短试验周期、加速活塞的热疲劳损伤。数值模拟与试验结果基本吻合,验证了模型的有效性。
激光技术 活塞 热负荷 温度 损伤
1 中国北方发动机研究所分所, 河北 廊坊 065000
2 中国科学院力学研究所, 北京 100080
活塞激光热负荷, 就是利用二元光学转光片(DOE)改变激光在空间的能量分配, 使用电脑控制激光在时间域上的分布, 从而使活塞实现特定的温度分布和波动。二元光学转光片的设计、加工需要知道各区域激光能量分配比例。为此提出了基于有限元优化的激光热负荷试验光强分布设计思想, 建立了光强优化分布模型。模拟结果表明, 二元光学转光片激光辐照区域的3个环(从中心往外)的功率比例为:0.03∶0.01∶9.96,能使活塞的温度分布与设计要求的目标温度一致, 并能模拟活塞的高周、低周疲劳。
激光技术 二元光学转光片 热负荷 温度
1 中国北方发动机研究所分所, 河北 廊坊 065000
2 中国科学院力学研究所, 北京 100080
研究了镍基高温合金(K418)涡轮盘与合金钢(42CrMo)轴异种金属的激光焊接。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了焊缝区域组织。结果表明, 侧吹保护气流量大, 焊缝收尾处易形成鼓包缺陷; 由于K418与42CrMo热物性的差异, 焊缝易偏向K418且焊缝与K418交界易剥离; 焊缝与母材交界组织为具有一定方向的枝晶组织。在扫描电镜下焊缝区域观察到了颗粒状的Laves相。由于K418和42CrMo混合比例和冷却速度的差异导致焊缝不同区域颗粒状的Laves相的致密度不同。
激光技术 激光焊接 异种金属
