بررسی تنش پسماند ایجادشده در پروسه سخت کاری با اشعه لیزر

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ماشین‌های ریلی، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

2 نویسنده مسئول، دانشیار، قطب علمی حمل و نقل ریلی، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

پروسه سخت‌کاری با اشعه لیزر با ایجاد یک لایه سطحی سخت‌شده بر روی قطعات بعلت ایجاد تنش‌های پسماند، موجب کاهش سایش می‌گردد. در این مقاله با کدنویسی تحلیل کوپلینگ حرارتی- سازه‌ای به روش غیرمستقیم در نرم‌افزار ANSYS جهت بدست آوردن تنش‌های پسماند، مدل المان محدود ناشی از پروسه سخت‌کاری با اشعه لیزر ساخته شده و سیکل حرارتی این مدل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده است. پس از ارزیابی مدل به بررسی اثر پارامترهای موثر در پروسه پرداخته شده و همچنین میدان‌ تنش‌های پسماند حاصل از سخت‌کاری بر روی سطح و عمق قطعه‌کار بررسی شده است. 

کلیدواژه‌ها


[1] Totten, G.E., and Fasm, P. D., “Steel Heat Treatment Handbook-equipment and Process Design”, 2nd Edition, Taylor and Francis, New York, (2007).
 
[2] Wang, X. F., Lu, X. D., Chen, G. N., Hu, Sh. G., and Su, Y. P., “Research on the Temperature Field in Laser Hardening”, Journal of Optics and Laser Technology, Vol. 38, pp. 8-13, (2006).  
 
[3] Komanduri, R., and Hou, Z. B., “Thermal Analysis of the Laser Transformation Hardening Process”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 44, pp. 2845-2862, (2001).
 
[4] Wu, W., Liang, N. G., Gan, C. H., and Yu, G., “Numerical Investigation on Laser Transformation Hardening with Different Temporal Pulse Shapes”, Journal of Surface Coating and Technology, Vol. 200, pp. 2686-2694, (2006).
 
[5] Yao, J., Zhang, Q., Kong, F., and Ding, Q., “Laser Hardening Technique on Steam Turbine Blade and Application”, Journal of Physics and Procedia, Vol. 5, pp. 399-406, (2010).
 
[6] Miokovic, T., Schulze, V., Vohringer, O., and Lohe, D.,  “Influence of Cyclic Temperature Changes on the Microstructure of AISI 4140 after Laser Surface Hardening”, Journal of Acta Materialia, Vol. 55, pp. 589-599, (2007).
 
[7] Patwa, R., and Shin, Y. C., “Predictive Modeling of Laser Hardening of AISI 5150H Steels”, International Journal of Machine and Manufacture, Vol. 47, pp. 307-320, (2007).
 
[8] Woo, H. G., and Cho, H. S., “Three-dimensional Temperature and Stress Distribution in Laser Surface Hardening Process”, Journal of Engineering Manufacture, Vol. 213, pp. 695-712, (1999).
 
[9] Hosseini Tehrani, P., and Hosseini Godarzi, A. R., “Dynamic Crack Analysis under Thermal Shock Considering Lord-Shulman Theory”, International Journal of Thermal Science, Vol. 43, pp. 1003-1010, (2004).
 
[10] Anon, E., “Metals Handbook”, American Society of Metals, 9th Edition, Ohio, USA, (1978).
 
[11] Kuhlman, C., Sehitoglu, H., and Gallagher, M., “The Significance of Material Properties on Stresses Developed during Quenching of Railroad Wheels”, Proc. ASME/IEEE Railroad Conference, pp. 55-63, Tokyo, Japan, (1988).
 
[12] Marceline, J. L.,  Abouaf, M., and Chenot, J. L., “Analysis of Residual Stresses in Hot Rolled Complex Beams”, Journal of Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 56, pp. 1-16, (1986).
 
[13] Leighton, A. K., and Perlman, A. B., “Residual Stresses in Quenched Solid and Hollow Cylinders with Application to Railroad Axles”, ASME Transportation Systems, DSC-54/DE-76, (1994).