电弧喷涂模拟分析：残余应力与变形研究

"电弧喷涂沉积钢基模具过程的计算模拟 (2010年)。作者通过有限元计算分析了电弧喷涂在钢基模具制备中的温度场和应力场，探讨了金属液滴的扁平化和传热过程，并模拟了喷涂层的形成，以了解不同时间点的温度和应力分布。该研究关注了温度分布对残余应力和变形的影响，为模具设计和喷涂工艺提供指导。电弧喷涂技术结合快速原型制造模具的方法因其低成本和快速制造周期，适用于汽车、家电、塑料等行业。然而，由于喷涂过程中的复杂应力变化，可能导致模具尺寸精度受到影响。通过有限元模拟，可以预测和控制这种变形，优化工艺，降低成本。" 本文主要探讨了电弧喷涂技术在制造钢基模具过程中的应用，特别是在分析和控制残余应力与变形方面。电弧喷涂是一种高效的方法，能快速制造模具，但其粒子高温沉积导致的复杂应力变化对模具尺寸精度有显著影响。作者通过有限元分析（FEA）软件ANSYS，首先分析了金属液滴在喷涂过程中的扁平化行为，以及相关的传热问题。金属液滴在撞击基体时会迅速扁平化并释放大量热量，这些热量逐渐传递至沉积层，形成了独特的温度场。 接着，研究采用了温度场和应力场的耦合计算，模拟了整个钢基模具的喷涂过程。通过这种模拟，研究人员能够获得不同时间点喷涂层内的温度和应力分布情况，这对于理解沉积过程中的应力演变至关重要。此外，他们还研究了温度分布如何影响沉积层内的残余应力和最终的形变，为模具尺寸设计和喷涂工艺的优化提供了理论依据。 电弧喷涂技术结合快速原型（RP）技术，可以大幅缩短模具制造周期，降低了生产成本。然而，由于内应力的存在，可能会影响模具的尺寸精度，这也是目前研究的重点。通过有限元模拟，可以预测和减少这种变形，避免不必要的工艺试验，从而提高工艺效率，降低制造成本。 这项研究为电弧喷涂技术在模具制造中的应用提供了深入的理论支持，强调了通过数值模拟控制和减轻内应力的重要性，对于推动这一领域的技术发展和实践应用具有积极意义。