[發明專利]一種基于ansys的齒輪斷齒激光熔覆焊接工藝優化方法

有效

• 申請號: 201910643259.0
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110334469B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 張時旻
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 馬東瑞

本發明提供了一種基于ansys的齒輪斷齒激光熔覆焊接工藝優化方法，包括步驟：S1：確定齒輪材料和焊縫金屬粉末熱分析和應力分析參數；S2：確定齒輪的尺寸參數，創建齒輪二維平面圖，保存導入ansys中；S3:定義熱分析單元和結構分析單元，然后進行網格劃分；S4:取熱源模型，選擇熱源計算公式，然后定義焊接工藝參數，包括焊接電流、電壓、速度、時間；S5：在步驟S4基礎上，利用生死單元施加熱源載荷，所述生死單元用來解決單元的非線性問題；S6：利用ansys模擬出不同焊接工藝參數下的溫度場、應力場及變形情況，找出殘余應力及變形最小焊接工藝參數。本發明利用工藝優化方法直接得到修復齒輪后的溫度場、應力場和變形，省了人力物力，降低了成本。

技術領域

本發明涉及齒輪檢修技術領域，尤其涉及一種基于ansys的齒輪斷齒激光熔覆焊接工藝優化方法。

背景技術

在實際工業生產中，齒輪失效將直接影響企業的正常生產，直接更換齒輪的時間成本和價格成本會過高，因此選擇激光熔覆對斷齒齒輪進行尺寸修復是一種較好的選擇。而在激光熔覆過程中，由于極高的溫度梯度，殘余應力的出現是不可避免的，當殘余應力超過材料的強度極限時,就會產生裂紋，因此，要通過優化工藝參數減小熔覆層開裂傾向，提高修復齒輪質量。進行實際工藝試驗調節修復齒輪質量最佳工藝參數比較復雜，成本過高且浪費了很多時間和人力，還會對材料造成一定的浪費。如CN109551167A現有技術公開了一種種齒再造齒輪修復方法，齒輪是常用的比較精密的傳動機械零件，特別是在煤機裝備上應用很多。煤機裝備中的某些常用而且價值較高的齒輪，如惰輪和行星輪，在斷齒的情況下如果能進行及時良好的修復再制造，就會在最大程度上節省成本，并且有效的縮短生產周期使快速投入生產。但如果修復再造不成功，只能使用很短的時間，或修復后的齒輪與原有齒輪相比，使用性能相差很多，不但不能節省成本，還會造成新的浪費。另一種典型的如AU2015386663(A1)的現有技術公開的一種修復環形齒輪的齒的方法，比如化學工業、礦業或制糖業所用的裝備有大型環形齒輪的大型旋轉機械，所述大型環形齒輪驅動旋轉機械，通過小齒輪以及電機組件使其旋轉。這種類型的旋轉機械包括旋轉爐、球磨機、臥式球磨機以及糖擴散系統等。這誘發異常的機械力施加在環形齒輪的附件上、電機組件上以及機械本身及其支座上，由此會導致各個機械系統損壞，并進一步加劇齒的磨損現象。當磨損水平變得較高時，就必須修復或更換帶齒的環形齒輪。對于大型機械而言，更換操作耗時較長，而且成本較高。再來看如RU2684034(C1)的現有技術公開的一種修復齒輪的齒的方法，通常可以進行修復來恢復接觸表面的高質量形狀，這與良好的機械操作相符；在環形齒輪必須翻轉或更換之前，至少可以進行一次所述恢復。目前，由操作人員利用加工或打磨工具手動完成齒面修復操作。在申請人的經驗看來，最終結果在很大程度上取決于操作人員的專門技術和經驗，無法形成一個高效的修復方法，對生產生活中存在極大的不便。

為了解決本領域普遍存在齒輪修復存在應力過大、焊接存在裂紋、焊接方式單一等等問題，作出了本發明。

發明內容

本發明的目的在于，針對目前齒輪檢修技術所存在的不足，提出了一種基于ansys的齒輪斷齒激光熔覆焊接工藝優化方法。

為了克服現有技術的不足，本發明采用如下技術方案：

一種基于ansys的齒輪斷齒激光熔覆焊接工藝優化方法，包括步驟：

S1：確定齒輪材料和焊縫金屬粉末熱分析和應力分析參數；

S2：確定齒輪的尺寸參數，在cad中創建齒輪二維平面圖，保存為IGS文件導入ansys中；

S3:定義熱分析單元和結構分析單元，然后進行網格劃分；

S4:取熱源模型，選擇熱源計算公式，然后定義焊接工藝參數，包括焊接電流、電壓、速度、時間；

S5：在步驟S4的基礎之上，利用生死單元施加熱源載荷，所述生死單元用來解決單元的非線性問題；