Влияние параметров процесса лазерной наплавки на коробление деталей при ремонте

Бояршинова И.Н., Бочкарев С.А.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь

Ключевые слова: лазерная наплавка, параметры процесса, траектории сканирования, ремонт деталей, тонкостенные детали, моделирование в ANSYS Workbench.

Аннотация. Статья посвящена актуальным вопросам моделирования процессов, протекающих при изготовлении и ремонте изделий посредством лазерной порошковой наплавки. При помощи численных экспериментов решается задача определения параметров процесса лазерной наплавки, обеспечивающих уменьшение искажений геометрии элементов конструкции, подвергаемой ремонту. В качестве рассматриваемых параметров по результатам исследований были выбраны: температура нагрева пятна лазера, скорость сканирования и траектория движения лазера. При проведении численных экспериментов были определены наилучшие сочетания температурного и скоростного режимов наплавки. Предложенная авторами возвратно-поступательная траектория сканирования позволила снизить градиенты температурного поля и, как результат, уменьшить деформирование тонкостенной детали. Конечно-элементное моделирование проводилось на основании предварительных исследований с помощью метода «умерщвления» и «оживления» элементов в ANSYS Workbench.

Influence of laser cladding process parameters on wraping of a part during repair

Boyarshinova I.N., Bochkarev S.A.

Perm National Research Polytechnic University, Perm

Keywords: laser cladding, process parameters, scanning trajectories, repair of parts, thin-walled parts, modeling in ANSYS Workbench.

Abstract. The article is devoted to the current issues of modeling the processes occurring during the manufacture and repair of products using laser powder cladding. Using numerical experiments, the problem of determining the parameters of the laser cladding process that reduce the distortions of the geometry of the structural elements subject to repair is solved. Based on the research results, the following parameters were selected as the parameters to be considered: the laser spot heating temperature, the scanning speed and the laser trajectory. When conducting numerical experiments, the best combinations of temperature and speed modes of cladding were determined. The reciprocating scanning trajectory proposed by the authors made it possible to reduce the gradients of the temperature field and, as a result, reduce the deformation of the thin-walled part. Finite element modeling was carried out based on preliminary studies using the method of "Death" and "Birth" elements in ANSYS Workbench.