激光熔覆工艺参数对CBN膜层裂纹率的影响

在TC11表面激光熔覆制备CBN膜层,通过研究激光工艺参数与裂纹率关系,控制熔覆层裂纹的产生。采用正交试验,并利用ANSYS软件平台对温度梯度进行研究,利用SEM、EDS对熔覆层截面形貌和成分进行分析。结果表明：对于熔覆层宏观裂纹,随着激光能量密度的增大,裂纹率明显下降,熔覆层质量变好,在激光能量密度为6×104 J/cm2送粉率为1 r/s时涂层质量较好;随着扫描速度增大时,裂纹率呈上升趋势,在扫描速度为3 mm/s、送粉率为1 r/s时裂纹率较小;随着送粉率增加,裂纹率先增加后减小,在送粉率为2.25 r/s、激光能量密度为3.4×104 J/cm2达到最大。对于熔覆层微观裂纹,随着激光功率增加,裂纹率先减小后增加,激光功率为1 800 W时,裂纹率达到最低;随着扫描速度增加,裂纹率也是先减小再增加,扫描速度为4 mm/s时,裂纹率达到最低。经过SEM与EDS分析,通过调整激光熔覆工艺参数,控制熔覆过程中温度场的温度梯度,进而控制熔覆层的裂纹率,可以获得形貌与组织成分良好的涂层。     

基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。     

喷丸对铝合金亚表面裂纹闭合修复的影响与试验

目的 研究喷丸修复7075-T651铝合金亚表面裂纹的愈合机理及修复效果。方法 建立材料亚表面裂纹在喷丸作用下的修复模型,运用Ansys进行数值模拟计算,并预测裂纹深度修复阈值;根据模型,利用线切割制造相应的裂纹,并对其进行喷丸修复,从残余应力、疲劳强度、微观结构等方面分析裂纹愈合的机理,并评估修复效果。结果 仿真结果表明,在弹丸直径D=0.5 mm、弹丸速度v=100 m/s时喷丸修复效果最佳,裂纹修复深度阈值为0.15mm;裂纹修复区域的表面应力为非裂纹区域的83.17%,实验结果与仿真结果相符;在修复裂纹后,试件的疲劳强度可以达到完好试样的70.32%。剧烈的喷丸冲击使裂纹亚表面材料产生较大的微观形变热,有利于组织形变,促使裂纹两侧的晶粒组织形成闭合挤压,宏观上表现为压应力下组织的紧密闭合,这种闭合起到了修复裂纹的作用,整体上属于物理性修复,但仍无法完全消除裂纹对材料的消极影响。结论 喷丸通过压力作用对亚表面材料的裂纹进行闭合修复,使材料的疲劳强度得到恢复,这对于铝合金结构件裂纹的早期修复和应急性修复具有积极作用。     

热处理对提高疲劳强度与修复疲劳裂纹的影响

零件在使用过程中受到交变动载荷作用时,容易产生疲劳,严重的时候导致零件的破坏,甚至造成事故。热处理能够有效地提高材料的疲劳强度,并且能够对零件疲劳裂纹进行修复,从而延长零件使用寿命。疲劳裂纹容易产生于应力集中的部位,优化的组织结构能够有效抑制初始疲劳裂纹产生;热处理工艺选取是否合理对于保证材料疲劳强度是关键,热处理过程中应防止脱碳,获得晶粒大小合适,协调性好的组织;处于不同时期的裂纹其修复使用的热处理方法不同;由于组织与基体组织之间存在差异使得裂纹修复只能进行有限次数。     

夹送辊堆焊裂纹及其产生机理

堆焊修复夹送辊因材料选用不当或材料纯度不高,即使堆焊工艺及热工艺处理得当也常出现热裂纹.通过模拟堆焊夹送辊,找到热裂纹裂纹源,光学显微镜和扫描电镜观测裂纹表面和冲断面.结果表明,网状环向分布的裂纹是由主裂纹和围绕在主裂纹附近的微裂纹组成;主裂纹内碳、硫、氧含量较高,它们相互作用,相互促进,形成数量众多的低熔点共晶体;同时这些杂质易于富集盖面层表面的晶界或晶枝之间,使结晶裂纹易于产生和扩展.而微裂纹内含有大量的氧化物,氧化物的偏析和聚集是形成微裂纹的原因.     

TiC-TiB_2复合陶瓷磨削裂纹的试验研究

本文基于压痕断裂力学,分析了TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的特征,并对TiC-TiB2复合陶瓷磨削裂纹的形成及扩展过程进行了研究。磨削实验发现：TiC-TiB2陶瓷磨削裂纹密度较大,为穿晶裂纹和沿晶裂纹的混合形式;裂纹易在陶瓷内部缺陷处形成,并因陶瓷显微组织不均匀性而发生钉扎、偏转、分叉及桥接,使得材料中裂纹的扩展呈现不连续性;TiB2硬质相会对裂纹的扩展有一定的阻碍作用。     

考虑多裂纹的焊趾裂纹扩展行为的数值仿真分析

针对焊趾处存在多裂纹的情况,对多裂纹扩展过程进行了数值仿真.考虑短裂纹扩展阶段,采用M积分计算整个裂纹前沿的应力强度因子,模拟并分析了不同初始表面裂纹间距条件下,该因素对裂纹前沿融合前后的扩展行为的具体影响.结果表明,裂纹间距的不同将直接导致其对整个裂纹前沿前后的应力强度因子的影响的差异;受初始裂纹间距的影响,裂纹前沿断口形貌呈现不同形状;可将相对裂纹间距L/a=1分界拐点作为后续工程研究的有效参考.后续进行了十字焊接接头疲劳验证试验,对仿真结果取得了较好的验证.     

45钢疲劳短裂纹的形成和扩展

本文对４５钢光滑试样疲劳短裂的纹的形成和扩展进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现疲劳短裂纹形成寿命小于失效寿命的１０％，根据裂纹的扩展速度将短裂纹形成分成微观短裂纹和物理短裂纹两个阶段，给出了区分两种短裂纹的裂纹特征尺寸值和两种短裂纹的扩展速度公式。     

基于工业CT的材料疲劳寿命预测

在分析材料的工业CT图像基础上,提出了一种疲劳寿命预测方法。在该方法中,首先将裂纹的萌生、扩展过程分为显微尺度细观裂纹、CT尺度裂纹和宏观裂纹三个阶段;然后采用不同的裂纹萌生、扩展标准对材料疲劳寿命进行预测;最后相加各阶段预测寿命,得到材料疲劳寿命。与疲劳累积损伤理论法、名义应力法等相比,该方法预测的材料疲劳寿命具有较高的精度。     

含裂纹曲轴动力学分析及裂纹扩展剩余寿命研究

曲轴在工作过程中不断受到重复性冲击载荷的作用,轴颈圆角处容易因为疲劳破坏而产生裂纹,但曲轴从开始出现裂纹直至断裂仍有一定的寿命。运用ADAMS和ANSYS软件对曲轴进行了刚柔耦合的动力学分析,得到各个连杆轴颈上的载荷谱。在ANSYS中将得到的载荷谱加载到曲轴连杆轴颈上,将加载完的模型导入FRANC3DV6.0软件,设置初始裂纹,进行裂纹扩展计算并运用Pairs公式进行寿命预测。结果表明,当裂纹深度达到21.21mm时,应力强度因子达到材料的断裂韧性,曲轴发生折断;含裂纹曲轴从出现裂纹到折断过程中,剩余寿命为5.91×106次。     

中碳结构钢表面纵裂纹产生原因分析与改善措施

介绍了本钢特钢采用235mm×265mm连铸坯生产的40Cr、40CrMn等钢种,生产(100～130)mm过程出现批量纵裂纹缺陷;研究了钢材、连铸坯裂纹形成机制,明确了钢材纵裂纹是由于连铸过程二冷水冷却不均匀,连铸坯产生皮下裂纹,加热后皮下裂纹扩展到表面所致;得出了通过改善水质,防止喷嘴堵塞,加强连铸坯缓冷,降低加热炉预热段温度等技术措施,可有效控制铸坯裂纹,解决了钢材纵裂纹缺陷。     

模锻件链钩螺杆切边带热处理裂纹的控制

对链钩螺杆的切边带裂纹的形成原因进行分析和其控制方法的研究.结果表明:锻造切边时较大应力使其产生微观裂纹,而热处理时热应力与组织应力的共同作用促使微观裂纹扩展成宏观裂纹.适当缩小链钩螺杆锻造时的切边带高度、提高终锻温度、保持凸模与凹模之间适当的间隙、使用锐利刃口凹模都能降低锻造切边应力;降低热处理时的淬火应力,通过回火消除大部分热应力及组织应力,切边带的裂纹便得到有效控制.     

喷射沉积SiC_P／Al-7Si复合材料的疲劳裂纹扩展

采用紧凑拉伸试样进行恒载和降K控制的拉--拉疲劳实验, 研究了喷射沉积SiC_p/Al-7Si复合材料及其基体的疲劳裂纹扩展行为. 通过金相显微镜和扫描电镜观察了复合材料及其基体的组织和疲劳裂纹扩展形貌, 研究了SiC颗粒对复合材料疲劳裂纹扩展机制的影响. 结果表明: 复合材料在任何相同的ΔK水平下其抗疲劳裂纹扩展能力优于基体材料, 并表现出较高的疲劳门槛值. 其原因是复合材料中裂纹裂尖遇到增强颗粒时, 裂纹发生偏转, 特别是SiC颗粒自身微裂纹萌生有效降低了裂纹尖端的应力强度因子, 复合材料的裂纹闭合效应也随之增大. 去除裂纹闭合效应的影响, 当有效应力因子ΔK_eff作为裂纹扩展的驱动力时, 复合材料的裂纹扩展速率却高于基体.     

2024高强铝合金腐蚀小裂纹行为研究

本文研究了2024-T62高强铝合金在带有腐蚀预损伤的基础上的腐蚀小裂纹行为。小裂纹试验采用单边缺口拉伸试样（SENT）,在试样半圆形缺口根部预制直径大小为100～300μm的单腐蚀坑,然后在3．5％NaCl溶液中进行疲劳小裂纹试验。采用QUESTAR长焦距显微镜与摄像机相结合的QUESTAR—CCD监测腐蚀小裂纹的萌生及扩展情况。试验结果表明,小裂纹绝大多数萌生在缺口根部腐蚀坑位置,并呈半椭圆形的表面裂纹;该材料在R=0.06恒幅载荷下,小裂纹效应不明显;对应可观测到的最小裂纹长度为6～60μm,裂纹起始寿命约占疲劳寿命的15％～25％。     

搬手头淬火开裂原因分析

通过宏观检验、微观检验、显微硬度测定及化学成分分析等方法,对45钢搬手头产生裂纹的原因进行分析.结果表明,搬手头内六方处的裂纹,是尖角效应引起应力集中而产生的应力集中裂纹;垂直于轴线的裂纹是因为淬火快速冷却时.厚壁处未淬透以及截面尺寸突变产生的弧形裂纹.     

电弧焊裂纹产生的原因分析及防止措施

焊接是现代装备制造业中最为重要的一种工艺,但在焊接过程中,稍有不慎就会在焊接接头出现裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷,其中焊接裂纹是造成焊接产品发生断裂或者渗漏的主要原因,其危害性极大。本文分别对焊接裂纹中热裂纹、冷裂纹和再热裂纹的产生原因和影响因素等方面进行了分析,并且结合实际生产情况对如何防止裂纹的产生进行了探讨。     

ZG35过渡垫块裂纹的补焊修复

<正>1裂纹原因分析本厂水泥3#磨入口过渡垫块经超声波探伤发现裂纹(图1),入口处及出口处共发现17处裂纹,单个裂纹最长为1887mm,最深处为90mm,裂纹总长5696mm。该过渡垫块材质为35铸钢,其化学成     

齿轮钢20CrNiMo轧材表面裂纹缺陷原因分析

针对规格不小于?80 mm的齿轮钢20CrNiMo轧材探伤合格率低,轧材表面存在裂纹缺陷问题,对轧材裂纹缺陷进行分析,可知这可能是铸坯裂纹缺陷造成的。为了验证这一观点及查找出确切原因,便于提供解决方法,首先对铸坯表面进行抛丸检查,未发现裂纹缺陷;其次将存在裂纹的铸坯轧制成材的缺陷与轧材表面裂纹缺陷通过金相显微镜进行对比分析,发现裂纹形貌及周围脱碳程度存在差异,分析认为轧材裂纹不是由铸坯缺陷导致的;最后将铸坯开坯后方坯直接挑出缓冷后抛丸检查,发现表面存在严重划伤和凹坑缺陷,划伤缺陷形貌和周围脱碳程度与轧材裂纹相似。结果表明:轧材裂纹及翘皮缺陷是由铸坯开坯过程中产生的划伤和凹坑缺陷导致的,不是由铸坯裂纹缺陷导致的。     

基于扩展有限元法对含孔洞平板多裂纹扩展模拟研究

本研究在扩展有限元方法基本原理的基础上,以ABAQUS为平台,利用XFEM方法模拟了弹塑性力学经典解中平板的多裂纹扩展问题,验证了XFEM方法的有效性;同时,对含孔洞平板的多裂纹扩展及开裂问题进行了模拟仿真。模拟结果表明：扩展有限元方法能够有效地进行裂纹扩展过程模拟,逼真地模拟出裂纹的扩展行为,不受单元边界的制约,无需单元的局部加密,有效地减少了单元数量,节约了计算成本,研究还发现孔洞的存在影响了裂纹扩展的路径为解决实际复杂问题提供了方便的途径。     

60Si2Mn弹簧扁钢几类裂纹缺陷的原因分析

文章通过对我公司60Si2Mn弹簧扁钢产品出现过的三种裂纹形式,侧面裂纹、平面裂纹、剪切端面裂纹进行检测和分析,发现侧面裂纹是连铸坯皮下气泡暴露到表面并随着金属不均匀变形而产生;平面裂纹主要是由钢坯表面凹陷或轧制划痕引起;而剪切应力作用于偏析较严重部位形成的裂纹源,在残余应力释放过程中扩展,则会产生剪切端面裂纹。然后,根据上述分析结果,分别从炼钢、轧制工序采取相应措施,有效控制了弹簧扁钢的表面裂纹缺陷,其中侧面和平面裂纹已经基本消除,剪切端面裂纹出现的数量大大减少。