氩等离子焰流特性参数的分析测定法

氩等离子焰流是等离子喷涂常用的热源。在研制等离子喷涂枪体时,如何正确设计枪体结构尺寸;在进行喷涂工艺研究时,如何合理选择工艺参数。往往需要测定等离子焰流的特性参数,如温度、焓值、焰流速度和热效率等。一般用光谱法测量等离子焰流的温度分布,但是由于测量仪器昂贵,测量场地的环境要求严格,测量过程较为费事,因此在实际应用中,受到限制。而用沙哈公式和其它物理定律推导出来的五个方程和热效率公式,加之较为简单的测量,就可以计算出喷枪出口平面处的氩等离子焰流的平均温度T、电离度ξ、焰流速度V、密度ρ和焓值H等五个     

高效能超音速等离子喷涂技术的研究与开发应用

根据“高效能、超音速”等离子喷涂枪的设计指导思想，对超音速等离子喷涂枪的枪体、水路、气路、阴阳极结构及送粉结构进行了全新设计，利用等离子体物理学、流体力学和工程热力学的理论设计了独特的单阳极Laval喷嘴。通过对该喷涂枪和制备的涂层性能测试研究表明，该喷涂枪实现了低功率（＜80kW）、小气体流量（＜6m^3/h)条件下的高效能超音速等离子喷涂，在有效喷涂距离内的粒子飞行速度达450m/s。喷枪的主要性能指标：焰流速度、粉末沉积效率、涂层与能耗比、电极的性价比均达到或超过了美国TAFA公司的PlazJet高能高速等离子喷涂枪。制造陶瓷涂层的结合强度、孔隙率、显微硬度等性能明显优于METCO.9M普通等离子喷，但运行成本仅为国外超音速PlazJet等离子喷涂的一半。高效能超音速等离子喷涂技术在工业、国防、航空的功能领域具有广阔的应用前景。     

高速电弧喷涂枪的设计

高速电弧喷涂枪是实现高速电弧喷涂的关键装置.本文介绍了采用高速气流技术方案研制的高速电弧喷涂枪,在喷枪的设计中优化采用了超音速喷管,使得喷枪出口80mm范围内雾化气流的速度达到600m/s以上,有利于增强喷涂粒子的雾化效果,提高粒子速度,从而使喷涂层的质量和性能明显改善,为高速电弧喷涂技术的工业应用奠定了基础.     

新型环缝轴向送粉HVOF枪结构设计与分析

针对目前超音速火焰喷涂(HVOF)枪在实际喷涂作业中出现的枪管结瘤堵塞和刮伤磨损等问题,该文提出了一种新型环缝轴向送粉HVOF枪结构。首先对HVOF枪结构和工作原理进行分析,其次运用空气动力学原理对新型喷枪的燃烧室、环缝喷嘴和导流环等关键结构进行了设计,最后对这款新型喷枪运用ANSYS Workbench软件对其流场进行模拟分析,并采用对比研究的方法对其进行喷涂试验。结果表明:设计出的新型喷枪焰流飞行稳定、粒子速度可靠、喷涂性能良好,很好地解决了目前使用喷涂枪管喷涂时出现的问题,符合设计初衷。     

等离子喷涂射流的三维非稳态数值模拟

基于局域热力学平衡假设,建立等离子喷涂射流的三维非稳态湍流模型,运用计算流体力学软件ANSYS CFX模拟了氩/氢等离子喷涂过程中等离子特性分布以及喷枪内部场变化对射流形态的影响,并与高速摄像机的拍摄结果进行了对比。结果表明:模拟得到的射流波动明显,其形态与试验得到的结果吻合较好;喷枪内与射流域等离子体特性分布表现出明显的三维特征,其中速度分布的三维特征较之温度的更加明显;射流射入大气中后,温度和速度均沿轴向衰减,随着射流发展,与冷空气的卷吸作用愈明显,等离子体与冷空气之间能量和动量交换愈剧烈,大约距离喷枪出口27.4mm处其温度和速度的衰减加剧;射流域速度分布较之温度分布受空气影响更大。     

高效稳定涂层预制备火焰喷涂枪的研制

为了解决传统喷涂枪易堵塞、易回火、喷嘴寿命短等造成的涂层质量不稳定、喷涂效率低等问题,基于喷涂枪的技术要求,通过设计射吸式防回火结构、中心送粉式喷嘴、控制气阀、枪体,并增加冷却系统,成功研制了高效稳定涂层预制备火焰喷涂枪,并通过喷涂特性对比试验验证了设计的有效性和可行性。结果表明利用研制的火焰喷涂枪制备涂层可有效减少孔隙、界面孔洞、裂纹及氧化夹杂,提高涂层的致密度和界面结合特性,而且具有优异的沉积效率、喷涂速率及火焰焰流特性。     

基于MATLAB的喷涂轨迹重叠率优化

用高速静电旋杯式喷涂系统进行喷涂时,涂料雾化后的微粒在工件表面上形成的沉积模型具有多种形状。在详细分析多种涂料沉积模型的基础上,对β型沉积分布模型函数进行充分研究,推导出包含涂料漆流底面半径R、调整系数K,喷枪移动速度v及喷涂流量Q0等主要参数在内的平面喷涂的涂层沉积厚度方程;基于该涂层趁机厚度方程,用MATLAB语言编写程序对两条相邻喷涂轨迹之间的重叠距离进行优化,并得出优化结果,为喷漆机器人轨迹规划设计奠定了基础。     

热喷涂的新进展

TOP枪是TWI中心最新研制的、最先进的喷涂枪。它可以对机械零件提供经济的保护与修复。该系统既能喷涂金属粉末、合金粉末(例如碳化钨),也能喷涂陶瓷,例如氧化铝、氧化锆、氧化钛及混合物。由于该系统使用乙炔作为燃料气体,故可得到很高的火焰温度。在该燃烧喷涂系统中,燃料气体与氧混合燃烧,产生高速气体火焰(2000m/秒),以高压和大流量气体将粉末涂层金属喷到工件表面上,得到的涂层具有高密度和强度。     

爆炸喷涂CrC涂层耐固体粒子侵蚀性能研究

为研究不同状态下固体颗粒对爆炸喷涂CrC涂层性能的影响,改善产品耐固体颗粒的冲中蚀性能,采用爆炸喷涂技术制备涂层,研究了不同温度、颗粒速度、冲击角度下涂层的磨损率,分析温度、固体颗粒速度、粒子冲击角度对涂层抗冲蚀性能的影响.结果表明：爆炸喷涂CrC涂层在不同温度和速度下磨损率都表现出随角度的增大而增加的趋势,在90＆#176;时达到最大,表现为典型脆性材料的磨损特性.     

某标示设备喷涂枪体的振动分析及优化

喷涂枪体作为标示设备的关键部件之一,其结构决定着标示效果的好坏,通过Pro/E软件构建了某标示设备喷涂枪体的3D模型,并对其进行了受力分析。通过受力计算知X方向匀加速运动阶段时枪体受力最大,以此种工况为代表,施加适当的边界条件和载荷,进行了谐响应分析,得到枪体在不同激励频率下X、Y方向的振幅。然后对枪体结构进行改进并进行谐响应分析,结果表明:改进后的结构振动幅度有所降低,且强度满足要求,标示时振动情况得到改善。     

基于Deform的切削参数对微铣削加工切削温度的影响分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析.通过UG软件构建刀具,将其导入ABAQUS内完成建模过程.仿真结果得到:微铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大.在0.01 ～ 0.05 mm的切削深度范围内工件形成最高温度,随着主轴转速逐渐增大,切削最高温度表现出单调增加的变化规律.随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度为20 mm/min时.     

电弧喷枪流场的数值模拟研究

电弧喷枪流场特性是影响电弧喷涂质量的关键因素之一。运用商用流体计算软件Fluent，对手持式高速电弧喷枪头部及枪外射流进行了模拟计算，通过分析可以看出，雾化射流具有不对称、湍流等特点，其射流速度分布有明显的先递增后衰减的规律，在流场推动下，雾化的金属粒子首先被流场加速，到达最大值后速度开始衰减，随着喷涂距离的增加，粒子的速度逐渐下降，特别是靠近流场外部的粒子，速度的下降更快，最终失去了与基底的结合动能，成为灰尘，飞散到环境之中，这既浪费了材料，又污染了环境。为了提高沉积率，保证涂层质量，喷涂距离的控制显得非常重要。     

基于遗传算法的双层喷涂自动轨迹规划

针对表面喷涂技术的涂层均匀性问题,在椭圆双β模型的基础上,运用微分投影法,建立了一个考虑喷涂距离的立体涂层累积速率模型,并提出一种双层喷涂自动轨迹规划方法。该方法以第一层喷涂的重叠宽度,喷涂速度和第二层喷涂的喷涂距离、喷涂速度为变量,以喷涂后各点厚度值与理想值的方差为目标函数进行优化,并采用遗传算法进行求解。通过在平面以及圆柱面上的仿真分析,证明了双层喷涂相比于单层喷涂在喷涂均匀性上的提升。通过喷涂实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

陶瓷涂布刮刀的研制

本文使用等离子喷涂工艺利用普通蓝钢刮刀制备陶瓷涂布刮刀.研究了涂层的微观结构,进行了涂层结合强度、耐磨性性能测试.在本文研究的参数变化范围内,以刮刀涂层平面度为评价标准,通过对电孤电流、走枪速度、喷涂距离三个喷涂工艺参数的正交设计试验,确定了最优等离子喷涂工艺参数.     

等离子喷涂及优选工艺参数的新方法

正1等离子喷涂1.1氩气等离子喷涂等离子喷涂和等离子堆焊等工艺(以下统称等离子喷涂),是制造耐磨零件或修复磨损失效旧件的常用工艺,传统的等离子喷涂多以氩气为喷涂用气,称为氩气等离子喷涂。氩气在等离子喷涂时有2个作用。一是氩气在等离子喷涂枪的弧柱区热电离为等离子体,并压缩形成高温、高压、高速的等离子焰流,使喷涂粉末材料在该焰流中熔融,并高速喷涂到零件表面,形成耐磨、耐蚀等优良物理机械性能的涂层。二是氩气是惰性气体,它与各种金属均不发生化学反应,也不溶解于任     

反应火焰喷涂中颗粒熔化反应过程的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS研究了自蔓延反应火焰喷涂过程中由钛、B4C及碳三种组元组成的团聚粉颗粒在喷涂焰流中的加热熔化过程,计算了团聚粉颗粒在喷涂过程的温度分布情况.结果表明:粒子在出喷涂枪口后9.5×10-4 s左右发生反应,1.45×10-3 s左右反应结束,由此得出粒子最佳熔化状态在116 mm处左右,模拟结果与试验结果基本吻合.     

高速电弧喷涂3Cr13钢雾化粒子温度和飞行速度数值模拟

用二相流流体动力学和空气动力学理论建立了高速电弧喷涂雾化粒子温度和飞行速度的数学模型,通过引入高速电弧喷涂工艺过程的送丝速度、丝材直径、喷涂电流、电压和雾化气体压力等工艺参数,与雾化微滴温度、飞行速度和粒度分布建立联系,揭示了高速电弧喷涂工艺参数对雾化过程微滴物理特性的影响。数值分析结果表明,3Cr13钢微滴速度在实际喷涂距离范围内变化不大;粒度对微滴初始温度有较大影响;不同粒度微滴的过热度在1 320～2 090 K之间,电阻项对微滴过热度的贡献最大;微滴强烈过热是电弧喷涂材料损耗的主要原因之一。所建立的模型的数值模拟结果与试验结果吻合较好。模拟计算的高速电弧喷涂技术喷涂3Cr13钢的质均粒度和实测的相吻合,但粒度分布特征不同。     

磨料水射流不发热切割金属制品

<正> 最近从华盛顿州肯特城液流装置公司展出水/磨料切割装置,显示出它与其他型式的各种切割相比有很多优点,名称为微粒流磨蚀(Particle Stream Errosion)这个装置使用高压水流束和工业上应用的磨料金刚砂或二氧化硅。此微粒流磨蚀能切割厚达7英寸的金属件,同时也可以用于其他非金属的切割——而不产生热量,而且可形成一个相对光滑切割表面(一般在75到125均方根范围以内)。切割速度是依据磨料及加工材料而变,     

基于CFD技术汽车用热交换器流场特性建模分析

换热器是最常用的车辆液压油液冷却机构，其是保证齿轮传动机构正常运转的重要结构单元。针对车辆液压油常用的间壁式换热器进行分析，对热交换原理进行分析，获取传热方程和热平衡方程；基于此对热交换过程的固流耦合进行分析，获得热交换器的数学模型；根据数学模型和使用需求，对热交换器的参数进行设计；基于热交换器参数建立三维模型，采用CFD建立流场分析模型，对热交换器内油液和冷却液的速度场、温度场等进行分析；基于水力测功机试验台，对实际热交换器的冷却效果进行分析，验证设计和流场分析结果的准确性。结果可知：流过热交换器后，冷却液的速度流量变化较大，5.2m³/s降低至2.3m³/s，而油液的速度流量基本无变化，基本保持在2.0m³/s，这与热交换器内部结构密切相关；仿真经过29s达到平衡状态，冷却液温度稳定在88.5℃，而油液温度稳定在95.5℃；试验测试温度变化趋势与仿真分析结果基本一致，冷却液温度逐渐升高，30s后达到平衡，达到83.3℃，而油液温度逐渐降低，31s后也达到平衡，为90.5℃；试验测试与仿真分析参数对比，油液与冷却液的出...     

基于Deform仿真平台的铣削加工切削深度和进给速度分析

为了进一步认识切削过程对温度的影响,应用Deform仿真平台,对切削参数对切削力和切削温度的影响展开仿真分析。先通过UG软件构建刀具,再将其导入ABAQUS内完成建模过程。仿真结果得到,铣削加工切削温度在刀面处获得最高的温度,此位置摩擦受热最大。在0.01～0.05mm的切削深度范围内工件形成的最高温度。随着进给速度逐渐增大,切削最高温度表现出先增加后减小的变化规律,最大值发生在进给速度20mm/min时。