风电法兰摩擦因数预测与表面工艺优化∗

风力发电机法兰承受较大切向载荷,法兰结合面的静摩擦因数直接影响法兰连接性能,目前法兰静摩擦因数预测理论和表面工艺优化的研究较少。 为建立风电法兰结合面静摩擦因数预测模型,探究表面工艺参数对法兰静摩擦因数的影响。 基于分形理论构建法兰结合面静摩擦因数的分形预测模型,并采用摩擦试验对预测模型的准确性进行验证。 设计正交试验来探究表面粗糙度、表面处理工艺、表面涂层多种表面工艺参数对静摩擦因数的影响,建立表面工艺参数与静摩擦因数映射数学模型,基于该数学模型得到产生最大静摩擦因数的工艺组合方案。 研究结果表明:静摩擦预测模型具有较高的准确性, 为法兰精确化设计提供了理论基础。 对正交试验结果进行极差和方差分析得出:表面粗糙度对静摩擦因数影响最小,表面处理工艺次之,表面涂层的影响最大,产生最大静摩擦因数的表面工艺为:表面粗糙度为 Ra 6. 3、表面喷丸处理、涂覆 Paint B 油漆,建立的表面工艺参数与静摩擦因数映射数学模型能够准确获得最优表面工艺参数,缩短了法兰表面工艺设计周期。     

基于有限元的法兰传动轴锻造工艺仿真及模具结构改进北大核心CSCD

某法兰传动轴经镦粗、一次挤压、二次挤压、预锻、终锻等5道工序成形,经长期生产发现其中工序3的模具磨损失效快、换模频率高,严重影响了产品的生产效率。为解决该问题,尝试对工序3的模具结构进行改进,根据其结构特征设计了两种改进方案,并基于Deform-3D分别进行了建模与仿真。首先,对原工艺进行了数值分析,初步验证了Archard修正模型的可靠性;其次,对改进后方案中锻件成形的完整度以及金属流线变化进行了分析,判断锻件是否存在成形缺陷,并比较了改进前、后模具磨损的变化情况;最后,对模拟分析结果进行了试模验证。结果表明:试验结果与模拟结果一致性较好,建模分析准确,改进后方案能够实现锻件的成形,其中方案1的成形效果更好,在不影响工序4的模具寿命的前提下,工序3的模具平均寿命从3472件提高至6235件,很好地解决了企业的难题。     

内十二角法兰螺栓头部断裂仿真研究

针对内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部长度为69和70 mm时,螺栓头与杆部之间拐角位置的损伤程度进行了研究,指出Freudenthal断裂准则能较好的表现其损伤程度。在此基础上,预测了螺栓拧紧时的断裂位置和扭矩。金属流线仿真结果显示,杆部材料向下流动,使拐角位置的金属流线呈现凹陷弯曲的形态,并贴近拐角表面。对此,提出了沿着金属流线空洞被拉长的理论假设,发现空洞被拉长时,应力集中程度增大,更加容易断裂。拧紧断裂和金属流线实验结果与仿真结果基本一致,表明内十二角法兰螺栓成形过程中,杆部材料向下流动,使拐角位置的损伤程度增加,同时,金属流线凹陷弯曲和贴近表面的形态特征也促进了其断裂过程。     

模具结构对镁合金棒材裂纹形成的有限元和实验研究

为了减少挤压过程中金属的非均匀流动而导致的AZ31挤压棒的表面裂纹,用三维有限元模拟了其挤压过程,并进行了实验的验证.研究表明:与锥角模具相比,流线模产生死区的倾向大大降低.由于表面附加拉伸应力的降低,使用流线模避免了表面裂纹的产生,而锥模将使挤压过程裂纹的形成趋向增加.结果表明,锥角模将导致连续的裂纹.采用流线模大约能够减少15t的挤压力.用DeformTM-3D模拟得到的理论结果和实验结果吻合.     

铝合金曲柄冲齿工艺及模具设计

对铝合金曲柄梯形齿加工工艺进行了分析,介绍了冲齿加工铝合金曲柄方孔和模具结构及模具的工作过程,给出了凹模、定位柱和打料管的设计方法.对冲齿后梯形齿的表面粗糙度达不到要求的问题,提出了改进措施.改进后,它的表面粗糙度完全能达到产品图的要求.     

表面粗糙度对涡流检测的影响

为探究表面粗糙度对涡流检测的影响,对不同粗糙度表面上的裂纹开展涡流检测试验。结果表明:在较为粗糙的工件表面,裂纹能否被有效检测不仅取决于粗糙度的大小,还跟加工方式和纹理有关。将粗糙表面等效为多个以Ra值为深度的裂口,从等效裂口对涡流产生截断的角度,分析了工件表面场强度分布;通过分析裂口对电子流动的阻碍,得出了表面粗糙度与工件电导率的关系。     

平面模具表面不同摩擦条件下圆柱体铝坯镦粗的实验研究

除少数成形工艺如无模拉丝外,摩擦在金属体积成形过程中起着重要的作用.在冷镦粗过程中,模具与工件表面之间存在的摩擦约束直接影响着工件的塑性变形.当圆柱体在上下压板之间轴向受压时,与压板表面接触的工件材料受到不均匀变形,导致圆柱体产生鼓形.接触面之间的摩擦阻碍了工件表面及其邻近区域金属的塑性流动,从而使得圆柱体中相对难变形的金属材料形成锥楔,这部分金属具有很强的应变硬化并导致易变形金属外凸而形成鼓形.本文通过实验研究了圆柱体铝坯镦粗时,平面模具不同的摩擦条件对鼓形产生的影响.在实验中,具有不同表面粗糙度的平面模具是经过不同的机械加工方法,如磨削、铣削、电火花加工、车削后0号晶相砂纸打磨得到的,并且采用了两种相对高度的圆柱体试样.实验结果表明,鼓形曲率半径的测量值与假设鼓形为圆弧时由实验数据所得出的计算值相一致.最后,本文建立了不同摩擦条件下各种鼓形参数,如周向应变、静水压力、几何形状因子以及应力率因子之间的关系.     

表面粗糙度对裂纹漏磁检测的影响

在裂纹漏磁检测中尤其是微裂纹的检测受多种因素影响,其中被检测工件的表面粗糙度是主要因素。为探求表面粗糙度与裂纹检测灵敏度间的关系,在表面粗糙度试块上刻有不同深度的人工裂纹并进行漏磁检测试验,得出了不同深度裂纹的检测信号信噪比。结果表明,信噪比随着表面粗糙度值的增大而减小,表面粗糙度一定时,深度小到一定程度的裂纹将不能被有效检出。最后,以三角形锯齿状粗糙元模拟固体表面粗糙度模型中的上凸部分和下凹部分,从磁折射的角度分析了粗糙表面场强分布规律,通过仿真给出了粗糙表面裂纹的理论检测灵敏度。     

表面粗糙度对硅橡胶材料表面超疏水性的影响

采用一种简单的方法制备出了硅橡胶超疏水性表面;将模具内表面做成一定的粗糙度;按照常规成型工艺,将液体硅橡胶浇注在模具内使其固化,待固化完毕后脱去模具,得到不同粗糙度的表面.经过接触角测量仪测定和扫描电子显微镜分析,结果表明:当硅橡胶表面粗糙度Ra=6.63 μm时,在其表面形成了类似于荷叶的乳突结构;在乳突表面还有亚微米级的小颗粒存在,形成了微米亚微米两级的粗糙结构,材料表面与水的静态接触角为153.5°,滚动角为8°,材料具有超疏水性;当硅橡胶表面粗糙度 Ra<6.63 μm时,材料表面的静态接触角随着表面粗糙度的增加而增加,当Ra=6.63 μm,静态接触角出现最大值153.5°.当表面粗糙度Ra>6.63 μm,材料表面的静态接触角随着表面粗糙度的增加而减小.     

复杂截面空心铝型材挤压过程数值模拟

以某建筑用复杂截面空心铝型材为研究对象,进行连续挤压成形模设计。利用仿真模拟技术获得挤压过程中金属的流动变形情况,根据分析结果,提出了改进工作带及分流孔形状尺寸的方案。模具结构经过改进后,型材出口处金属流速均匀,数值模拟与试模结果吻合,为模具设计提供了理论指导,减少了试模成本。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.