ForceArc双面焊熔池流场与温度场的数值模拟

基于超威弧(Force Arc)焊接时电弧的形态特征,及超短电弧下实现强制熔滴喷射过渡的特点,采用双椭圆分布热源模型及峰值指数熔滴热焓衰减分布模型.通过分析工件坡口形貌对Force Arc焊接物理过程的影响,建立贴体坐标系下的Force Arc焊接过程三维瞬态数值分析模型.模拟了不同预热温度及层间温度对焊接过程的影响,分析了工件上下坡口形貌对熔池传热、传质的影响,并与试验结果进行了对比.结果表明,文中所建模型能够较好地模拟Force Arc焊接过程,对优化其焊接工艺参数具有一定的指导意义.     

大型风循环式搪塑机的自主研发

针对国内搪塑机主要依赖进口的局面,在分析搪塑工艺技术的基础上,自主研发了一种大型风循环式搪塑机,其特点是对模具加热和冷却均采用风循环的方式。对搪塑机的预热炉、转料装置、塑化炉和冷却室等关键部件进行了结构设计,包括在预热炉中采用数字化燃烧管理器及对炉内风管进行仿形设计以实现大型模具在炉内热处理的均匀性,在转料装置中采用一个大孔进、多个小孔出的旋转气动接头以有效改善气缸的敲击力,在塑化炉中采用4风道72风管以实现对模具充分均匀加热,在冷却室中冷凝器的下方设计冷凝水收集装置以避免在背离模具的搪塑表皮B表面上形成薄膜型气泡缺陷。该设备可完成10套模具的共线生产,生产节拍为90 s/张,满足了中高档汽车仪表板的生产质量要求。     

Numerical analysis of thermal process in continuous drive radial friction welding

A heat source model for radial friction welding was proposed, which was determined by friction pressure, friction coefficient, material properties and extrusion speed of material. A 3 D model was established to analyze the continuous drive radial friction welding temperature field of 45 steel pipe. The influences of friction pressure, friction time and rotation speed on the temperature of the friction interface were analyzed. The results showed that the temperature on the friction inter face rapidly rose to a peak temperature in initial friction stage and kept constant in the stable friction stage. Welding parameters of friction pressure, friction time and rotation speed had few influences on the peak temperature, while the increase of friction pressure and rotation speed could shorten the time to reach the peak temperature.     

高温长时服役HR3C钢焊接接头的组织与性能

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及拉伸和弯曲试验研究了高温服役4.2万小时超超临界机组用HR3C钢焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,高温长时服役后HR3C钢焊缝金属中形成了大量条状和颗粒状M23C6析出相,焊接热影响区奥氏体晶粒长大,在晶界附近形成了板状M23C6相。拉伸和弯曲试验结果表明HR3C钢焊接接头高温服役后表现出明显的时效脆化倾向。     

纳米TiC_P对2024合金流动性及力学性能的影响

研究了纳米TiC颗粒(TiC_p)对2024铝合金流动性及力学性能的影响。试验结果表明,原始2024合金铸态组织呈粗大枝晶状,流动性差,存在浇不足、热裂等铸造缺陷。以Al-TiC晶种合金的形式添加0.1%TiC_p后,2024合金晶粒形貌得到改善,粗大枝晶生长被抑制,流动性显著提高,螺旋流动性试样平均长度由556 mm提高至696 mm,提高约25.2%;合金的力学性能明显提高,硬度、抗拉强度和伸长率分别为HBW120.5、365 MPa和2.08%,较原始2024合金分别提高5.6%、8.6%和40.5%。     

基于Morris方法的纤维复合材料结构件固化均匀性的全局灵敏度分析

纤维增强树脂基复合材料结构件的残余应力问题是制约其在航空航天、汽车和建筑领域大规模应用的关键问题。复合材料固化过程中温度场和固化度场的非均匀性是引起残余热应力和固化收缩应力的重要因素。为了探讨纤维复合材料结构件在固化成型过程中固化工艺温度、热传导系数、对流换热系数及结构件厚度对固化均匀性的敏感程度,采用数值模拟分析了这4个关键参数对温度场和固化度场均匀性的影响规律。模拟结果表明:升高固化工艺温度,复合材料温度场的非均匀性增大,固化度场的非均匀性减小;增大对流换热系数和热传导系数,复合材料温度场和固化度场的非均匀性减小;增加复合材料结构件的厚度,复合材料温度场和固化度场的非均匀性增大。在此基础上,应用Morris全局灵敏度分析方法对4个关键参数对复合材料固化均匀性的影响程度进行定量分析,得到固化均匀性的影响因素按灵敏程度由大到小的顺序为:结构件厚度、热传导系数、固化工艺温度、对流换热系数。     

超声功率对UVeFSW铝-镁合金异质接头组织与性能的影响

将超声振动辅助搅拌摩擦焊接(Ultrasonic vibration enhanced friction stir welding-UVe FSW)新工艺用于铝-镁异质合金的连接。选取低(75 W)、中(220 W)、高(550 W)三档超声功率,比较和分析了超声功率变化对焊接载荷、焊缝宏观金相、金属间化合物层及接头拉伸性能的影响。结果表明,当外加超声功率适当时,超声作用与搅拌摩擦焊接过程本身的热-力-流耦合机制产生最佳的协同效应。超声振动在搅拌摩擦焊接过程中的作用效果并不是随着超声功率的提高而一直增强;只有在超声功率适中时,焊接过程和接头组织与性能的改善效果最大。从超声的声软化效应、减摩效应、促进位错湮灭等方面,对试验结果给予了初步解释。     

Al-SiC/Al_4C_3中间合金制备及其对AZ63合金晶粒的细化

利用液相烧结法制备了一种Al-10SiC/Al4C3中间合金,并将其用于细化AZ63合金。X射线衍射分析结果表明,Al-10SiC/Al4C3中间合金的相组成除α-Al外,主要为Al4C3相、Si相以及未反应的SiC相。在750℃下加入0.5%的Al-10SiC/Al4C3中间合金,可以使AZ63合金的晶粒尺寸从450μm左右细化到150μm左右。当Al-10SiC/Al4C3中间合金加入量达到0.5%后,AZ63合金的晶粒尺寸不再随中间合金加入量的增加而继续减小。     

B1500 HS硼钢热冲裁过程的相变和冲裁精度

为了研究热冲裁零件微观组织及尺寸精度的变化规律，采用不同的冲裁温度和模具间隙比对B1500HS钢板进行了热冲裁试验.根据冷却曲线，研究了冲裁温度对硼钢组织转变和零件力学性能的影响；根据落料件的尺寸，分析了冲裁温度和模具间隙比对尺寸精度的影响；通过观察零件的断口形貌，分析了冲裁温度对断口质量的影响.结果表明:当冲裁温度一定时，落料件的尺寸随着模具间隙比的减小而增大；当模具间隙比一定时，落料件的尺寸误差随着冲裁温度的降低出现“正—负—正”的增长波动趋势；当冲裁温度为600~650℃或750~800℃时，落料件具有较高的冲裁精度；落料件的硬度随着冲裁温度的升高而增大，当冲裁温度为650~800℃时，落料件的组织为马氏体，硬度值HV约为550；冲裁断面光亮带的宽度随着冲裁温度升高而增大.      

Super304H奥氏体耐热钢微观组织研究

为了深入认识新型奥氏体耐热钢Super304H(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)的微观组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等手段,研究了Super304H钢合金元素的分布和析出相的组成及分布形态.试验结果表明,Super304H钢在供货状态下的显微组织由γ-基体和析出相组成.与传统的18-8不锈钢相比,这种奥氏体钢晶粒均匀细小,晶粒尺寸约46μm.析出相主要由Nb(C,N)和富铜相组成,Nb(C,N)有呈方向性分布的条块状和呈弥散分布的细小颗粒状两种形态,条块状的Nb(C,N)是软化过程中残留下来的,而弥散分布的是固溶处理及冷却过程中析出形成的.其中弥散分布的Nb(C,N)与富铜相对细化晶粒和改善钢的高温强度起重要作用,而多种复合强化机制使得Super304H钢具有优异的高温性能.