钛合金粉末成形技术及数值模拟研究

对TC4粉末压制成形过程中温度和压力对压胚密度的影响进行研究。同时,研究了不同压制条件对压胚密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致了相对密度分布的不同;通过对圆柱体试样压制过程的模拟验证表明,样品沿挤压轴方向上密度分布不均匀,与有限元分析结果一致。     

激光制造中载气式同轴送粉粉末流场的数值模拟

应用气固两相流理论对载气式同轴送粉系统中粉末流出送粉喷嘴后的粉末流场进行模拟计算,研究分析粉末流场浓度分布规律及粉末流参数(聚焦焦距和聚焦半径)的变化规律,计算结果与数字粒子图像测速的试验结果吻合较好.结果表明,载气式同轴送粉系统中,送粉喷嘴结构参数一定时,粉末流浓度和粉末流参数受送粉量及送粉气流量的影响.送粉气流量主要影响送粉喷嘴出粉口处粉末流的速度,对粉末流浓度分布和粉末流聚焦参数影响较小;送粉量增加,聚焦点处浓度值增大,粉流聚焦焦点略微下移,焦距处半径增大,聚焦焦深减小.建立粉末流简化物理模型,所建模型对同轴送粉喷嘴的设计和性能优化具有参考价值.     

线接触粉体介质阀门吹扫装置的研究

对一种用于粉体介质阀门的气体吹扫装置进行研究，建立吹扫装置气体的流速，流量，压力方程，分析吹扫系统有关参数的相互关系及对流量和出口气流速度的影响因素。     

磷化工艺对FeSiCr软磁粉体性能影响的研究

通过调节磷化液中磷酸浓度制备了不同磷化程度的FeSiCr软磁粉体。将FeSiCr粉体压制成软磁粉芯磁体,分析了磷化工艺对FeSiCr粉体压制特性、有效磁导率、直流偏置特性、损耗特性及磁体机械强度的影响。结果表明,磷化工艺对FeSiCr软磁粉体具有重要影响,压制特性、有效磁导率、直流偏置特性、损耗特性及磁体机械强度随磷酸浓度变化而呈现趋势性变化规律。     

等离子熔射成形中粉末飞行特性研究

通过对射流图像的采集和处理，研究了气体流量、工作电流对射流温度场分布的影响。根据射流与粉末动量传递和能量耦合关系，建立粉末飞行特性模型，研究不同粉末在射流中的飞行时间，分析粒子飞行的温度特性和速度特性对熔射成形质量的影响。利用双比色原理对粉末飞行模型进行的实验验证表明：模拟结果与实验结果基本吻合，建立的粉末飞行特性模型对单粒子在射流中的飞行特性和动量／能量耦合规律的研究具有重要的意义。     

滚筒振动对铺粉质量影响的离散元模拟

以Al₂O₃陶瓷粉末为研究对象，建立了Al₂O₃陶瓷粉末流动的离散元方法模型。针对增材制造铺粉工艺中滚筒振动对粉床质量的影响问题，模拟滚筒振动方向、振幅和频率对粉床的密实性、均匀性和平整度的影响规律。仿真结果表明：滚筒轴向振动可提高粉床密实性和均匀性，却会导致粉床平整度变差；滚筒径向振动会导致较差的粉床平整度，当振幅大于8 μm时，颗粒的压缩和回弹效应导致粉床质量显著降低；滚筒切向振动可以提高粉床的密实性和均匀性，对粉床平整度影响很小，但切向振动频率过高容易引起粉末飞溅。研究表明在切向方向对滚筒施加低频的振动可以有效提高增材制造粉床质量。     

基于试验设计的制备烧结钕铁硼粉末工艺优化

目前国内烧结钕铁硼永磁材料生产过程中普遍存在粉末颗粒尺寸分布均匀性差、气流磨工序出材率低等问题。针对以上问题,以提高气流磨制粉出材率和改善粉末颗粒尺寸分布一致性为目的,运用6σ中的试验设计(DOE)方法,对气流磨设备进行改进和工艺参数优化设计。试验结果表明,优化设计后的气流磨工艺出材率高,颗粒分布细小且均匀性好,使制备的磁体微观结构明显改善,磁性能得到显著提高,同时减少了过程材料的损耗。     

基于ANSYSWorkbench的FOG压头温度和传热分析

FOG邦定机是液晶模块生产中的关键设备,是集PLC控制、光学、视觉处理、精密机械等多学科技术于一体的高精度、高可靠性微电子专用设备。邦定机压头是邦定过程中完成热压接的重要部件,压头工作中因加热会导致热变形从而影响压接效果。为了减小由于温度分布不均压头产生的热变形,因此,利用ANSYSWorkbench对压头进行了稳态热分析,通过对两种压头进行温度和传热分析得出较好的一种设计方法,为设计者提供了理论依据。     

Mo2FeB2金属陶瓷滑动轴承

1.制作工艺 Mo_2FeB_2金属陶瓷的制作工艺如下:将两类原料粉末轧制成湿粉混合后压制成形,再进行加工及液相烧结,其过程与硬质合金相同。但其原料是经气体喷洒的合金粉末Fe—Cr—B及Mo、Cr、N、Fe等金属粉末,还使用了MoB、W的粉末,并采用硼化反应烧结法,故在烧结中形成了硬质相——Mo_2FeB_2型多元硼化物。这与硬质合金是不相同的。     

不同压制工艺对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末压制过程进行模拟分析.采用基于更新拉格朗日方法的热-力耦合分析不同工艺条件(温度、摩擦条件和压制方式等)对压坯性能的影响规律,同时对压制过程中的力学特征(压制力、脱模力、侧压力和应力分布等)进行分析.结果显示,摩擦条件是影响压坯密度大小及分布的关键因素,通过采用双向压制方法可以有效地改善单向压制压坯密度分布不均、差值较大的现象.温度的提高有利于提高粉末颗粒的塑性变形能力,但效果不明显.另外,由于温度影响润滑剂润滑性能,因此在制定压制工艺时需考虑温度对压坯性能的影响.此外温度的提高、摩擦的降低均有利于降低压制力,提高压坯密度均匀性,改善压坯应力集中现象.     

粉末温压成形过程中的力学行为

利用MSC/Marc有限元仿真软件,采用基于更新拉格朗日方法的热-机耦合分析方法,模拟了铁基粉末温压工艺过程,研究了压制成形过程中的力学行为.结果表明:对于圆柱形粉末冶金制品,在获得同等压坯密度的情况下,随着润滑条件的改善,压制力、侧压力、脱模力均有所降低,同时压坯应力分布更加均匀,压坯边角处应力集中现象有所缓解,这对于提高压坯性能特别是力学性能十分有利.     

某增压型汽油机催化转化器分析

在增压型汽油机的开发过程中,需要评估其催化器入口处的气流分布均匀性是否能够满足均匀性的评价标准。利用CFD软件,通过对某增压型汽油机催化器进行稳态分析,计算得到载体入口处的气流速度均匀性系数、氧传感器表面速度分布、总压分布等。结果表明:考虑涡轮机出口的旋流和废气旁通阀结构,得到的结果更准确;载体入口处的气流速度均匀性系数满足评价标准;氧传感器位于废气主流区,其布置位置合理;催化器的总压分布合理,压力损失在正常范围内。     

Effect of friction between powder and a mandrel on densification of iron powder during cold isostatic pressing

The effects of friction between the powder and the mandrel on densification behavior of metal powder were investigated under cold isostatic pressing. The friction coefficients between the powder and the mandrels with different surface roughness were determined from the relationship between the compaction pressure and the ejection pressure of the mandrel from powder compacts. The elastoplastic constitutive equations based on the yield function of Shima and Oyane were implemented into a finite element program (ABAQUS) to simulate compaction responses of metal powders during cold isostatic pressing. Finite element results were compared with experimental data for pure iron powder under cold isostatic pressing.     

激光选区熔化的风场仿真与流道结构优化

针对激光选区熔化的黑烟残留问题,基于E-Plus-M250激光选区熔化成形设备,运用ANSYS ICEM CFD、ANSYS FLUENT等软件对保护气供气流道截面与成形仓黑烟产生区域的截面进行仿真模拟,并根据仿真结果对保护气供气流道进行结构优化。结果表明成形仓粉床面的黑烟残留问题是由激光扫描区域风场分布不均匀造成的。对供气流道结构进行多次改进优化与流场仿真,结果表明,理论上可将进风口截面风速分布标准差值从0.472 7降低至0.182 1。实验验证了优化方案的有效性,采用优化后的流道结构能更有效地去除成形仓中激光熔化金属粉末时产生的黑烟。     

多因素影响下空气静压轴承静态特性分析及实验研究

由于空气静压主轴气膜厚度处于微米级别,而主轴中的不平衡现象会影响轴承内的气膜厚度变化,因而需要对各微尺度影响因素综合考虑,并对影响主轴不平衡的各因素进行充分考虑才能真实反映主轴内的气膜流动状态,仿真出轴承的静态性能。充分考虑影响主轴不平衡的各因素并对传统雷诺方程进行修正,研究黏度、流量因子、速度滑移3个微尺度因子及转子偏心和制造误差对轴承静态性能的影响,并通过实验验证从而实现对空气静压主轴静态特性的真实预测和分析。结果表明：3个微尺度因子中,速度滑移对轴承气体压力分布影响最大,同时考虑3个微尺度因子时更能反映轴承气膜流动真实状态;转子偏心与制造误差耦合时,随转子偏心率增大,轴承中各节流孔附近的气膜压力分布与气膜刚度差异越来越大,将严重影响轴承气膜刚度。     

高强化柴油机进气流动特性研究

针对某高强化柴油机,运用发动机三维仿真软件converge建立模型,并通过柱坐标系下气门间隙环带的总速度和速度分量以及缸内不同截面下的速度分布规律,对切向进气道和螺旋进气道出口处的气体流动特性进行研究.研究发现:气流通过切向气道的速度整体略高于通过螺旋气道的速度,径向速度的变化趋势更贴近于总速度;在进气过程中,气门间隙...     

Flow Field Characteristics of the Rotor Cage in Turbo Air Classifiers

The turbo air classifier is widely used powder classification equipment in a variety of fields. The flow field characteristics of the turbo air classifier are important basis for the improvement of the turbo air classifier's structural design. The flow field characteristics of the rotor cage in turbo air classifiers were investigated under different operating conditions by laser Doppler velocimeter(LDV), and a measure diminishing the axial velocity is proposed. The investigation results show that the tangential velocity of the air flow inside the rotor cage is different from the rotary speed of the rotor cage on the same measurement point due to the influences of both the negative pressure at the exit and the rotation of the rotor cage. The tangential velocity of the air flow likewise decreases as the radius decreases in the case of the rotor cage's low rotary speed. In contrast, the tangential velocity of the air flow increases as the radius decreases in the case of the rotor cage's high rotary speed. Meanwhile, the vortex inside the rotor cage is found to occur near the pressure side of the blade when the rotor cage's rotary speed is less than the tangential velocity of air flow. On the contrary, the vortex is found to occur near the blade suction side once the rotor cage's rotary speed is higher than the tangential velocity of air flow. Inside the rotor cage, the axial velocity could not be disregarded and is largely determined by the distances between the measurement point and the exit.     

WC-Co粉末压制过程有限元模拟研究

利用有限元分析软件MSC.Marc对WC-Co粉末进行不同压制方式的数值模拟,得到不同压制方式下的相对密度分布图,并对其差异进行了分析.另外,采用正交试验对V、D形数控刀片夹角、圆弧值对相对密度分布的影响进行分析,找出影响刀尖处密度分布的主、次因素.其模拟结果对认识粉末压制过程机理、制订压制工艺具有重要的指导意义.     

圆盘止推静压气体轴承亚音速流场的简化计算

雷诺气体润滑方程仅涉及轴承气膜内的静压分布,对静压气体轴承流道特性的准确刻画还需要研究轴承流道内的气流速度场。将忽略惯性力的纯粘性等温气膜和等熵流动的供气孔拼接,建立了单供气孔环面节流圆盘止推轴承的流道简化模型,给出流道各部分气流马赫数、雷诺数和压力分布的计算公式。结果表明,气膜中气流速度随矢径变化的性质,取决于速度梯度为零的矢径位置;气膜中的气流雷诺数随矢径的增加不断减小。实际的计算结果表明,只要气膜入口截面上的气流马赫数小于临界声速,整个轴承流道将工作在亚音速,供气压力或气膜高度的变化对气膜起始区域边界层发展段长度的影响很小,供气孔始末端截面上压力和温度的变化也很小,忽略惯性力的纯粘性等温雷诺模型基本能够适用轴承的整个亚音速工况。气膜起始区域边界层发展段的长度,可以用气膜中雷诺数大于临界雷诺数的区域长度来近似。     

表面结构对纳米级气膜稀薄流域分布的影响

磁头与磁盘的特征高度目前已经下降到纳米量级,在此微小间隙下,气体表现出明显的稀薄效应特征。建立适用于纳米间隙下的控制方程,并根据方程特点采用特殊处理方法成功对控制方程进行数值求解,采用数值分析和实验方法分析表面结构变化对稀薄流域和磁头飞行姿态的影响。研究结果表明：在纳米级气膜润滑间隙下,采用逆 Knud-sen 数来划分稀薄流域比仅从特征膜厚高度方面考虑更合理;负压型磁头的主要工作区间在滑流区和过渡区,且过渡流域所占比例要明显高于滑流区域。稀薄效应最大的区域不是在气膜厚度最薄的磁头尾部,而是在压力突然下降且气膜较薄的阶梯过渡区域;磁头 U 型气垫、尾端两侧浅台阶和中间台阶结构变化会影响气流流向,从而影响压力分布,使得稀薄流域也跟随发生变化。