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摘要
U型环使用过程中因过度磨损而发生失效已成为断线、掉线事故的主要原因，激光淬火作为一种绿色强化技术可有效提高U型环耐磨性能。利用COMSOL Multiphysics建立U型环激光淬火的温度场与组织场仿真预测模型，以探究激光辐照时间对U型环淬火过程中温度场、淬火场的分布影响。所建立模型通过试验对比验证，仿真预测结果与试验结果拟合较好。仿真预测结果表明：U型环中心横、纵截面上温度场均呈月牙状分布并随辐照时间增长而向U型环内部扩散。U型环淬火后表层为细小的淬火马氏体组织，随深度增加，过渡区组织为淬火马氏体及少量铁素体组织。U型环最高温度及淬硬区底部深度、表面积与激光辐照时间呈正相关，当激光辐照时间为7 s时，最高温度达到1 434℃,底部深度达到3.12 mm,表面积达到817 mm2,覆盖U型环弯曲段92.21%的上表面面积，可有效提高U型环耐磨性能。5 000 W激光功率、24 mm×18 mm激光光斑尺寸工艺条件下，U型环激光淬火时间窗口为3～7 s。
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