34、激光温度场与奶牛场环境监测研究

激光温度场与奶牛场环境监测研究

1. 激光温度场传热模型研究

在金属加工领域，激光表面热处理是近十年新兴且知名的热处理方法之一。早在1868年，俄罗斯冶金学家切尔诺夫就发现钢的加热和淬火会改变其内部结构，并提出了铁 - 碳相图。此后一百多年间，多种热处理技术不断发展，如基于熔炉的热处理、感应加热热处理、火焰淬火和化学热处理等。近50年，又诞生了真空热处理、奥氏体晶粒细化以及控制马氏体和贝氏体组织的热处理方法。

在激光表面热处理方面，不同的研究取得了诸多成果。Bouquet等人开发了集成激光淬火系统，还配备了超声辅助磨削系统，并对C45中碳钢进行了激光淬火研究，用数值和实验方法研究了不同工艺参数下激光表面淬火时淬火深度、硬度、温度和材料熔化之间的关系。2017年，Farshidianfar等人实验研究了激光扫描速度和激光功率对AISI低碳钢微观结构、表面硬度和淬火深度的影响，以及这些性能与激光参数的相关性。同年，Guarinoa等人用二极管激光器对AISI 1040中碳钢进行表面淬火处理，研究了激光热处理对材料表面淬火的有效性以及激光工艺参数对疲劳寿命的影响。

由于工具钢通常不易淬火开裂，且具有高强度、延展性和热处理硬度，热处理对工具钢通常比结构钢更有效，因此常用于制造曲轴、连杆、齿轮和凸轮等重要部件。然而，在大表面的局部区域进行淬火处理时，稳定可靠地控制温度极具挑战性。为解决这一问题，研究建立了有限元分析模型，并通过实验验证了其准确性。

1.1 有限元分析建模

研究使用商业MSC Marc软件套件的热弹塑性模型进行数值分析，采用耦合热 - 力学分析以提高计算的物理准确性。在模拟的每次迭代中，获取模型的实际温度分布，并计算相应的应变和应力