基于有限元仿真的排气装置焊接变形分析与控制

排气装置的主体结构——筒体由壁厚2.5 mm的GH4169钢板氩弧焊对接组成,采用筒体与内部流道先组合再焊接的氩弧焊工艺路线,内部流道会与自动焊焊枪干涉。采用手工氩弧焊焊接时,筒体两侧装配流道的开口会降低零件刚性、减少夹具夹持点。同时手工焊接时热输入大,焊接变形不易控制,导致零件径向、轴向变形严重。文中利用试验结合有限元仿真分析的方法,分别对手工氩弧焊、自动氩弧焊2种焊接工艺下的焊接变形进行理论分析,验证排气装置自动氩弧焊的焊接变形小于手工氩弧焊的,并利用仿真预测结果调整焊接方法和工艺参数、改变焊缝分布、增大零件刚性、调整组合和焊接顺序,解决了排气装置手工氩弧焊焊接变形大的问题。实际结果表明,排气装置采用先整体焊接再组合的工艺路线,使自动氩弧焊过程中减少了纵向焊缝,增加了零件的整体刚性和夹具夹持点,同时自动焊接时改为2层2道焊接可控制热输入,焊后安装边的轴向变形量控制在0.5 mm左右,有效减小了焊接变形。     

离心压缩机叶轮流道磨料流抛光及其对压缩机效率的影响

叶轮是离心压缩机的核心部件.窄流道闭式叶轮的流道截面非常小,流道的表面粗糙度对压缩机效率影响较大.在AFM机床上进行了叶轮流道的磨粒流抛光试验;研究了流道表面粗糙度的检测方法;对比了叶轮流道抛光前后表面粗糙度对压缩机效率的影响.结果表明,经过磨粒流抛光后,叶轮流道的表面粗糙度可达到Ra0.14～0.45μm,抛光后压缩机的效率提高了1%左右,解决了高压小流量离心压缩机制造中的叶轮抛光难题.     

高温应用氦气压缩机窄流道叶轮焊接工艺开发及应用

叶轮是压缩机的核心部件,其制造质量和可靠性对机组的安全运行至关重要。文中简要介绍了高温应用氦气压缩机叶轮结构,分析了焊接难点,通过焊接工艺试验及焊接工艺评定说明了开槽焊工艺的可行性,并介绍了窄流道叶轮产品的焊接工艺。产品叶轮超转速及机械运转试验表明,叶轮开槽焊接接头的力学性能指标及加工质量满足设计要求。     

引风机叶轮焊接变形控制及矫正

通过分析与试验对引风机叶轮焊接变形规律进行了探讨，采用较为合理的焊接工艺措施，有效地控制了叶轮焊接变形，并对残余焊接变形进行了矫正，很好地保证了产品设计要求。     

大型鼓风机叶轮防变形焊接

分析了大型鼓风机叶轮的焊接变形。针对其变形规律制定了防止焊接变形的工艺措施:采用万向转胎;采用间歇性断续焊;减少熔敷金属量。通过这些措施,使叶轮的焊接变形量     

离心压缩机窄流道闭式叶轮抛光工艺研究

离心压缩机工作时,由于叶轮旋转和流体发生摩擦,造成机械和流动损失功率,降低了压缩机的效率.损失功率大小与叶轮的表面粗糙度有关.窄流道闭式叶轮是高压小流量离心压缩机采用的一种结构形式的叶轮,由于流道截面面积小,形状复杂,表面粗糙度对压缩机效率的影响尤为显著.为此,本文针对窄流道闭式叶轮的结构特点,采用了多种抛光方法对叶轮外表面和流道内部进行了抛光试验,比较和分析了各种方法的实际效果.结果表明,叶轮整体首先采用湿喷砂 喷丸清理,然后对外表面采用超声振动抛光,流道内部采用磨粒流抛光的方法,抛光效率高且质量好.其表面粗糙度最终可达Ra0.2 μm左右,满足了叶轮的表面粗糙度要求,从而解决了高压小流量离心压缩机制造中的叶轮抛光难题,提高了压缩机的效率.     

钛风机叶轮的研制

分析了焊制耐蚀钛风机叶轮的工艺特点.制定了合理的工艺参数,采取控制母材和焊丝中氧、氢、氮等杂质含量,彻底清除焊接部位及焊丝表面的氧化物、油污等措施,有效地解决了叶轮焊接过程中的污染问题.钛的弹性模量比钢小一倍,在焊接时产生较大的应力和变形.由于钛叶轮的焊接大多是丁字形焊缝,采用刚性固定法比较适合.焊后的叶轮与夹具一同送进炉内进行热处理,使焊制的风机叶轮变形程度降到最低点,从而提高了叶轮的尺寸、装配精度,延长了风机的使用寿命.     

潜油离心泵旋转速度对流道内瞬态气液两相流场影响

为研究变频调速运行时,潜油离心泵输送气液两相流时泵内部流动特性,以Q10潜油离心泵的叶轮为研究对象,采用欧拉-欧拉非匀相流、非定常N-S方程和标准κ-ε湍流模型,对潜油离心泵叶轮内气液两相流动进行了瞬态仿真计算。结果表明:流道内的气相随着叶轮旋转而分布不均匀,叶轮内气相聚集范围均表现为自前缘处向尾缘处出口延伸,气相聚集浓度自前缘进口处向尾缘出口递减;当叶轮转速增加,气相在流道内周期性聚集扩散的周期缩短,且叶轮内气相浓度减小,气袋的体积变小,也容易分离破碎成小气袋;流道内整体流速增大,进出口压差增大;叶片两侧压差与叶轮转速成正比,同时叶片表面波动频率也随之增大。     

钛风机叶轮焊接变形控制及矫正

对钛风机叶轮焊接变形规律进行了探讨，采用较为合理的焊接工艺措施，有效地控制了叶轮焊接变形，并对残余焊接变形进行了矫正，保证了叶轮的使用要求。     

风电塔筒门框焊接应力变形分析

采用SYSWELD软件对风电塔筒门框焊接的残余应力和变形进行了分析,研究了焊接顺序对门框焊后残余应力和变形的影响。研究结果表明,塔筒门框焊接后的应力水平很高,应力集中主要出现在上部的圆弧段焊缝及附近。对于横向残余应力和纵向残余应力,圆弧段焊缝及附近出现了高水平的拉应力,而直焊缝附近出现高水平的压应力。采用先外侧打底焊再进行内侧填充的顺序引起的应力水平更低。门框焊接引起的变形比较大,筒体在径向和高度方向均有收缩变形。焊接顺序对筒体整体收缩变形的影响不是很大。     

焊接顺序对焊接变形的影响分析

通过对6种不同焊接顺序的2块垂直板材进行焊接有限元模拟,焊缝为角焊缝,模拟结果显示采用对称焊接方式可以大大减小焊接变形,而采用交叉方式焊接后的变形量最大,同时通过模拟获得的最大等效应力为450 MPa左右,且均集中在焊缝处。沿焊接底板长度方向出现纵向弯曲角变形和收缩变形,沿焊接底板宽度方向出现横向弯曲角变形和横向收缩。     

窄流道封闭式叶轮的制壳工艺

精密铸造封闭式叶轮，采取直接制壳的方法，工艺已成熟，但对于窄流道的叶轮，特别是流道高度小于5mm、直径大于150mm的封闭式叶轮（见图1），因流道内灌浆后无法清砂，只能采取灌干砂的方法制壳，最初生产时废品率高达30％以上。产生废品的主要原因是，叶轮制壳只沾面层及第二层砂后灌干砂，型壳强度不够，以致漏钢水及胀型报废。将制壳工艺改为涂挂3次面层后灌干砂，经过试验废品明显减少，可以控制在10％内。因沾浆后流道内缝隙非常窄，灌砂前需用80目过滤网，将锆砂中大于80目的砂粒去除，这样可顺利将砂灌入流道内。     

考虑切削力的整体叶轮加工工艺规划及实践

通过分析叶轮流道区域的形状特点,使用HyperMill软件编制分层分区域的叶轮粗加工刀具路径;计算出叶轮流道精加工的步距,编制叶轮精加工程序。通过切削仿真实验,分析叶轮精加工切削力,进而优选叶轮精加工切削参数。采用该方法有效提高了叶轮加工效率和加工质量。     

尾锥成形技术研究

分析了尾锥类零件采用自由拉深成形后存在材料挤压叠加及裂纹的原因,提出了零件锥面拉深胀形及锥面限位压边拉深的工艺方法及模具结构方案,介绍了模具设计中限位柱高度、限位环厚度、卸料块结构的设计要点。经生产验证,改进后的工艺提高了尾锥类零件成形质量,满足了批量生产的要求。     

贫液泵叶轮的焊接修复

介绍了贫液泵叶轮因设计上的问题，在运行后出现损坏的情况，通过对产生裂纹原因的分析，制定了合理的焊接工艺，采取适当的工艺措施控制焊接变形及应力，获得了满意的修复效果。     

带预复位机构的推管和摆块推件的叶轮压铸模

叶轮有8个叶片,叶片为薄且面积大的曲面,叶轮的轮毂对模具型芯包紧力较大,若推出机构不合理,容易引起工件变形甚至断裂,故采用8个摆块与1个推管的组合推件机构。分析了铸件的工艺性,论述了模具结构和工作过程。     

7500T大型压铸机增压阀块内流道流场仿真分析及优化

设计性能优良的阀块对提升液压系统性能具有重要意义。利用计算动力学方法对7500T大型压铸机增压阀块的流阻特性进行分析,计算得到两种不同压铸机增压阀块结构在不同流量时的压力损失。结果表明：增压阀块压力损失随着流量的增大呈现出近似线性增大的变化情况;加设倾斜流道的压力损失比没有倾斜流道的压力损失小,且减阻效果随着流量的增大而增大。利用正交试验建立了4因素5水平的正交试验数据库,对斜流道增压阀进行多参数单目标优化,然后基于遗传算法协同BP神经网络优化斜流道增压阀块之后,可使增压阀块的压力损失下降20%左右。     

薄壁钣焊件校正工艺及模具设计

为了克服由焊缝收缩引起的变形及热处理应力释放引起的尺寸超差,采用机械校正法保证制件的设计尺寸和技术条件。这种"里胀外收"的结构采取了限位控制径向尺寸,最终解决了单件焊接收缩量预留不够的问题。     

履带限位块开裂分析

车辆履带在拆卸维护过程中发现部分限位块有裂纹,对装配完一段时间未出厂的履带进行检查,发现也有部分限位块存在裂纹。为了确定限位块的开裂性质和原因,开展宏微观观察、能谱成分分析、金相组织检查、硬度测试、H含量测定以及排查对比试验。结果表明:限位块开裂性质为氢致延迟脆性开裂;限位块材料硬度接近设计上限并且脆性较大,本身具有较高的氢脆敏感性;渗锌过程中引入H导致限位块表层H含量较高,是限位块发生氢脆开裂的主要原因。调整渗锌工艺,防止渗锌过程中引入H,可有效预防限位块氢致裂纹的产生。     

薄板单面密集焊缝焊后弯曲变形分析

针对2 mm的316L薄板单面密集焊缝结构,采用数值模拟的方法分析了两种焊接方案下的薄板焊接弯曲变形. 利用高度测量装置建立了薄板弯曲变形测量方法,进行了两种焊接方案的工艺试验,对焊后弯曲变形进行了测量. 在此基础上,对数值模拟和工艺试验的结果进行了对比. 结果表明,薄板单面密集焊缝结构焊接后呈船形变形,拉通焊弯曲变形中心接近于板中心,而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置. 两端向中间焊在长度方向弯曲变形量小于拉通焊,两端向中间焊的焊接方案较优.