焊接结构机床件应力与精度控制技术研究

调研测试了国内外焊接机床结构件的残余应力,试制了某立式加工中心用焊接床身、立柱和滑鞍并跟踪测试其焊接后与组合时效处理后的应力与变形.结果 表明:焊接机床结构件普遍存在较大的残余应力、大多在100 MPa以上;所试制焊接床身、立柱、床身和滑鞍的焊接后初始残余应力最大分别达到154.9 MPa、274.4 MPa和300.6 MPa,接近或超过材料屈服强度,容易引起较大的变形.此外,立柱导轨、床身和滑鞍最大变形量也分别达到1.22 mm、2.24 mm、2.88 mm;经过"焊接后-热时效-半精加工-振动时效-精加工"的组合时效处理后,床身、滑鞍和立柱的应力与变形均显著降低,最大残余应力分别降低至18.1 MPa、39.8 MPa和41.9 MPa,均低于10％Rm,最大直线度分别为19.17 μm、23.57μm和36.69 μm;时隔约6个月之后,导轨面的变形量控制在1μm/1000 mm～3μm/1000 mm,具有良好的精度保持性,焊接结构件可以用于精度要求高的数控金切机床和齿轮箱等的加工场所.     

厚板SA508-3钢NG-SAW焊接接头的组织和性能

针对SA508-3钢,采用窄间隙埋弧焊方法对厚度100 mm钢板进行了焊接,分析不同焊接热输入下焊接接头的低温冲击、硬度分布、抗拉强度、弯曲性能,并对接头的显微组织和断口形貌进行了观察。试验结果表明,随着焊接热输入的增加,焊接接头中焊缝的冲击韧性逐渐增加,热影响区冲击韧性不断下降。不同焊接热输入下,焊接接头均有较好的韧性储备,弯曲性能均合格,焊接热输入的变化对接头的抗拉强度没有明显影响,焊接接头硬度最低的位置出现在母材处,焊接热输入越小,焊接热影响区的硬度越高。焊接接头中焊缝显微组织为先共析铁素体+回火贝氏体,随着焊接热输入的增加,先共析铁素体减少,回火贝氏体增多;焊接热影响显微组织为粒状回火贝氏体组织,随着焊接热输入的增加,热影响区的晶粒发生粗化。     

铜铝钎焊接头中的金属间化合物

本文对近年来钎焊铜铝异种材料的相关研究进行回顾,分析了在接头形成与服役时,焊缝中金属间化合物(IMCs)的形成与生长。结果表明,金属间化合物的形成与生长在接头形成与服役过程中是不可避免的。金属间化合物的形成和生长取决于铜铝之间以及与钎料之间的原子相互扩散。金属间化合物的形核和生长必须同时满足热力学与动力学条件。脆硬性金属间化合物容易引起应力集中,且其形成与生长会加剧扩散原子的消耗,因此金属间化合物的形成与生长是导致接头缺陷(如孔洞、空洞和裂纹)的主要原因之一。当界面处金属间化合物层的厚度超过2~5μm时,接头性能会急剧下降。影响金属间化合物生长与扩散和接头缺陷的主要因素有温度,导热性,接头设计,热输入和钎料成分等。以上因素主要通过改变原子扩散过程影响金属间化合物的形成与生长。目前,控制金属间化合物形成与生长的主要方法有控制接头热输入、优化接头设计和在钎料中添加第三元素等。     

形变+退火对内燃机用FeCoCrNiBx高熵合金组织演变的影响

为了提高非等原子比高熵合金(Fe50Ni30Co10Cr10)的力学性能,在该合金中加入B元素作为间隙增强原子,对其进行变形处理与退火后,实现了对该合金显微组织的精确调控,并分析了经过不同时间与温度退火处理后该合金发生的再结晶转变过程。研究结果表明:FeCoCrNi高熵合金在添加B元素后会引起σ相温度发生小幅下降,随着温度逐渐下降,在574℃时生成了Cr_5B_3相。铸态试样内含有fcc基体相与Cr_5B_3第二相两种物相结构。在变形量较小状态下,晶粒外形主要以树枝晶形态为主,晶内组织发生了滑移,形成了明显的台阶外形;变形量达到50%后,晶粒明显拉长,形成了扭折带变形组织,树枝晶结构已逐步转变为扁平状组织;随着变形量增加,晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化。当退火时间达到30 min时,形成的晶粒尺寸与退火时间为10 min的晶粒尺寸存在明显差异,并未出现晶粒长大的情况,等轴晶内也同样形成了大量的hcp板条组织。     

Fe-C-Mo-V堆焊合金的滚动三体磨粒磨损行为研究

通过熔化极气体保护焊技术制备了Fe-C-Mo-V堆焊合金磨损试样,基于滚动三体磨粒环境下进行了干砂橡胶轮磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱分析、维氏硬度计等显微分析和性能测试方法,对Fe-C-Mo-V堆焊合金熔敷金属的磨损失重和磨痕形貌进行检测与表征,研究了不同法向载荷条件下该熔敷金属的磨损行为变化规律。结果表明:随法向载荷的增加,磨损失重逐渐增加,但增幅逐渐变缓;磨损机制主要为磨粒对奥氏体基体的切削及VC硬质相和层片状合金碳化物的破碎剥落;磨损后表面硬度随法向载荷的增大逐渐增加,磨痕亚表面产生显著的加工硬化,奥氏体基体转变为马氏体组织,材料的硬度增强,使得熔敷金属在高载荷下表现出较好的耐磨性。     

铜磷钎料性能研究进展

从铜磷钎料的热塑性、铜磷钎料及钎焊接头的合金化、铜磷钎料钎焊接头的耐腐蚀性三个方面对国内外铜磷钎料性能的研究成果进行了综述,重点介绍铜磷钎料的热塑性、合金元素对铜磷钎料组织和性能的影响、铜磷钎料对钎焊接头母材溶解及润湿铺展,以及不同服役条件下的铜磷钎料钎焊接头耐腐蚀性.随着铜及铜合金零部件向集成化、功能化、微型化方向发展,铜磷钎料的发展及应用过程中仍存在以下问题:基于铜磷钎料热塑性成形的数值模拟技术研究缺失;忽略了高性能铜磷钎料研究;提高铜磷钎料钎焊接头耐腐蚀性研究较少.     

22MnB5钢焊接温度场及残余应力的数值模拟

利用Simufact Welding有限元软件研究了不同焊接工艺对22MnB5结构钢焊接温度场及残余应力的影响。结果表明,与其他焊接工艺相比,利用两个机器人同时从同方向进行焊接时得到的焊接变形和最终等效残余应力均为最小值,但焊接热影响区最大。     

宝钢炼铁厂烧结炉用悬挂减速机国产化的改进设计

综述了原日本进口悬挂减速机末级大齿轮的点蚀、剥落等失效现象,并进行了系统的分析,从选用齿轮材料及热处理、提高齿轮精度、改进加工工艺等方面入手,进行了国产化优化设计。     

复合改性双基推进剂黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型研究

为描述复合改性双基(CMDB)推进剂复杂的力学性能,推导出黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型。进行一系列蠕变-回复试验,获得了本构模型参数。通过不同应力水平和不同加载时间下的蠕变-回复试验和恒加载率-回复试验,验证了本构模型的有效性。结果表明：黏弹性-黏塑性-黏损伤本构模型能够预测CMDB推进剂的蠕变-回复响应和恒加载率-回复响应;与黏弹性-黏塑性本构模型相比,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型对CMDB推进剂力学性能的预测能力明显提高;损伤变量随着应变增大,在经过缓慢增大和快速增大后逐渐趋于稳定,应变变化越慢,损伤变量越大,黏弹性-黏塑性-黏损伤模型和黏弹性-黏塑性模型的预测结果差别就越大。     

新型轻量化桥式起重机减速器动力学仿真分析

以新型两点支撑式起重机硬齿面减速器为研究对象,利用SolidWorks建立减速器的三维模型,并将其模型导入到机械动力学仿真软件ADAMS/view中,建立了齿轮箱的虚拟样机。为了保证仿真模型的准确性,对此虚拟样机模型按接触力约束进行仿真分析,得到了各传动轴的角速度随时间的变化曲线和各个齿轮副之间啮合力变化规律,将仿真实际值与理论计算结果进行比较,发现各传动轴角速度与实际传动误差值在0.17%内,啮合力误差值在4%内都非常小,说明了仿真模型建立正确,分析方法可靠,为准确计算齿轮副强度以及疲劳寿命提供了数据支撑。