Thermomechanical and metallurgical modelling of laser hardening and laser cladding processes

Abstract

[Abstract] The development of high stresses and distortions is one of the main concerns in laser surface heat treatments. The objective of the present thesis is to contribute to the better understanding of the thermomechanical behavior during laser transformation hardening and laser metal deposition techniques, including as well the development of a exible tool with customizable models for the numerical calculation of the thermomechanical variables, and the microstructural evolution through phase transformation models. Such a tool will be useful for the prediction of the residual strains and stresses after the processes as well as the phase changes, helping with its optimization and understanding, thus reducing the number of test trials necessary to achieve the desired results. Something that has paramount importance when unique or expensive workpieces should be treated. The model was validated using several experimental techniques to assess its predictions and ne tune some of its parameters.

[Resumo] A xeración de altas tensións e deformacións é unha das maiores preocupacións dos tratamentos térmicos super ciais por láser. O obxectivo da presente tesis é o de contribuir ao mellor entendemento do comportamento termomecánico durante o endurecemento super cial por láser e as técnicas de deposición de metal por láser, incluindo tamén o desenvolvemento dunha ferramenta exible con modelos adaptables para o cálculo numérico das variables termomecánicas, así como da evolución microestrutural mediante modelos de transformación de fase. Tal ferramenta será de utilidade na predicción dos esforzos e deformacións residuais despois do tratamento, axudando coa sua optimización e mellorando o seu entendemento, e por tanto diminuindo o número de ensaios necesarios para obter os resultados desexados. Algo de meirande importancia cando pezas únicas ou de gran custo deben ser tratadas. O modelo foi validado mediante o uso de varias técnicas experimentais para comparar o grao de axeitamento das súas prediccións e axustar algúns dos seus parámetros.