液压支架导向套再制造修复温度场及应力场分析

简介

导向套是保证液压缸活塞杆和缸筒同轴度,同时为缸口油封提供支座的关键零件,为节约修复成本,延长液压支架导向套再服役寿命,利用激光增材再制造技术对导向套的再制造修复工艺进行了探索。基于数值模拟方法,建立了导向套激光增材再制造修复瞬态热分析数值模型,研究了不同激光能量密度下导向套熔覆层上各节点处温度场及应力场的演化规律,探讨了激光能量密度对温度场、应力场及残余应力分布的影响,通过工艺性试验优选了加工参数,采用Cu-8Sn-3Zn粉末对磨损失效导向套的外圆周面进行再制造修复,并测定了熔覆层上不同节点处残余应力分布情况。结果表明,不同激光能量密度下,熔覆层各节点温度与应力演化都经过多次往复循环,沉积过程结束后,逐渐趋于稳定;随着激光能量密度的增大,熔覆层温度逐渐升高,等效应力也随之增大,当激光能量密度为31.8 J/mm^(2),残余应力峰值出现在熔覆层终止端,为278.54 MPa;对优选激光能量密度31.8 J/mm^(2),即激光功率P=1000 W,扫描速度v_(s)=10 mm/s进行实验验证,发现熔覆层外观形貌良好,无明显裂纹等缺陷;熔覆层显微组织均匀致密,无孔隙、未熔粉末的夹杂。冷却后熔覆层终止端残余应力峰值为212.89 MPa,但由于残余应力受激光冲击、光粉作用机制等多因素交互影响,导致实验测试值与数值模拟结果存在误差,但整体变化趋势一致,具有较好的工程价值与指导意义,本研究为导向套激光增材再制造修复成形质量调控和工艺参数优化提供了参考。