[发明专利]一种基于ansys的齿轮断齿激光熔覆焊接工艺优化方法

说明书

本发明提供了一种基于ansys的齿轮断齿激光熔覆焊接工艺优化方法，包括步骤：S1：确定齿轮材料和焊缝金属粉末热分析和应力分析参数；S2：确定齿轮的尺寸参数，创建齿轮二维平面图，保存导入ansys中；S3:定义热分析单元和结构分析单元，然后进行网格划分；S4:取热源模型，选择热源计算公式，然后定义焊接工艺参数，包括焊接电流、电压、速度、时间；S5：在步骤S4基础上，利用生死单元施加热源载荷，所述生死单元用来解决单元的非线性问题；S6：利用ansys模拟出不同焊接工艺参数下的温度场、应力场及变形情况，找出残余应力及变形最小焊接工艺参数。本发明利用工艺优化方法直接得到修复齿轮后的温度场、应力场和变形，省了人力物力，降低了成本。

技术领域

本发明涉及齿轮检修技术领域，尤其涉及一种基于ansys的齿轮断齿激光熔覆焊接工艺优化方法。

背景技术

在实际工业生产中，齿轮失效将直接影响企业的正常生产，直接更换齿轮的时间成本和价格成本会过高，因此选择激光熔覆对断齿齿轮进行尺寸修复是一种较好的选择。而在激光熔覆过程中，由于极高的温度梯度，残余应力的出现是不可避免的，当残余应力超过材料的强度极限时,就会产生裂纹，因此，要通过优化工艺参数减小熔覆层开裂倾向，提高修复齿轮质量。进行实际工艺试验调节修复齿轮质量最佳工艺参数比较复杂，成本过高且浪费了很多时间和人力，还会对材料造成一定的浪费。如CN109551167A现有技术公开了一种种齿再造齿轮修复方法，齿轮是常用的比较精密的传动机械零件，特别是在煤机装备上应用很多。煤机装备中的某些常用而且价值较高的齿轮，如惰轮和行星轮，在断齿的情况下如果能进行及时良好的修复再制造，就会在最大程度上节省成本，并且有效的缩短生产周期使快速投入生产。但如果修复再造不成功，只能使用很短的时间，或修复后的齿轮与原有齿轮相比，使用性能相差很多，不但不能节省成本，还会造成新的浪费。另一种典型的如AU2015386663(A1)的现有技术公开的一种修复环形齿轮的齿的方法，比如化学工业、矿业或制糖业所用的装备有大型环形齿轮的大型旋转机械，所述大型环形齿轮驱动旋转机械，通过小齿轮以及电机组件使其旋转。这种类型的旋转机械包括旋转炉、球磨机、卧式球磨机以及糖扩散系统等。这诱发异常的机械力施加在环形齿轮的附件上、电机组件上以及机械本身及其支座上，由此会导致各个机械系统损坏，并进一步加剧齿的磨损现象。当磨损水平变得较高时，就必须修复或更换带齿的环形齿轮。对于大型机械而言，更换操作耗时较长，而且成本较高。再来看如RU2684034(C1)的现有技术公开的一种修复齿轮的齿的方法，通常可以进行修复来恢复接触表面的高质量形状，这与良好的机械操作相符；在环形齿轮必须翻转或更换之前，至少可以进行一次所述恢复。目前，由操作人员利用加工或打磨工具手动完成齿面修复操作。在申请人的经验看来，最终结果在很大程度上取决于操作人员的专门技术和经验，无法形成一个高效的修复方法，对生产生活中存在极大的不便。

为了解决本领域普遍存在齿轮修复存在应力过大、焊接存在裂纹、焊接方式单一等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前齿轮检修技术所存在的不足，提出了一种基于ansys的齿轮断齿激光熔覆焊接工艺优化方法。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种基于ansys的齿轮断齿激光熔覆焊接工艺优化方法，包括步骤：

S1：确定齿轮材料和焊缝金属粉末热分析和应力分析参数；

S2：确定齿轮的尺寸参数，在cad中创建齿轮二维平面图，保存为IGS文件导入ansys中；

S3:定义热分析单元和结构分析单元，然后进行网格划分；

S4:取热源模型，选择热源计算公式，然后定义焊接工艺参数，包括焊接电流、电压、速度、时间；

S5：在步骤S4的基础之上，利用生死单元施加热源载荷，所述生死单元用来解决单元的非线性问题；