在TC6钛合金表面上高频感应钎焊WC耐磨层的试验研究

文中采用高频感应钎焊方法在TC6钛合金试样上制备了WC耐磨层,主要研究了WC耐磨层的显微组织及钎焊热循环对基体性能的影响.试验结果表明,采用高频感应钎焊方法在TC6钛合金表面钎焊WC颗粒,能得到组织致密结合良好的耐磨层;钎焊热循环TC6钛合金基体有一定的影响,离耐磨层与TC6钛合金基体的结合面越近,基体显微硬度越高,随...     

TC4/TC18异种钛合金焊接头的组织性能研究及数值模拟

通过TIG焊对TC4/TC18异种钛合金进行焊接,利用光学显微镜、显微维氏硬度计和拉伸试验机,研究了焊接电流对异种钛合金焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,在不同的焊接电流下,母材至焊缝中心的显微组织变化规律是一致的,随着电流的增大,TC4侧热影响区显微组织变化不大,TC18侧热影响区晶粒先长大后减小。焊后TC18母材一侧热影响区出现软化现象,而TC4母材一侧热影响区出现硬化现象。拉伸断口均靠近TC18热影响区一侧,焊接头的抗拉强度均高于母材的73%。基于SYSWELD焊接模拟软件,模拟得出TC4/TC18的焊接头残余应力集中在TC18侧热影响区,与拉伸试验断裂结果相吻合。     

TC4钛合金厚板热处理热透时间有限元仿真及验证

利用Simufact有限元仿真软件对25.4、50.8、76.2、101.6 mm四个厚度规格TC4钛合金厚板780℃热处理热透时间进行了有限元仿真;选取76.2 mm TC4钛合金厚板,通过热透时间验证实验,实测验证780℃热处理过程中板材表面和内部的温度变化规律;通过分析比对有限元仿真和实验数据,研究了TC4钛合金厚板780℃热处理的热透时间随板材厚度的变化规律。结果表明:TC4钛合金厚板热处理加热过程中板材表层和内部温度分布不均,加热初期板材升温速率较快,加热中后期板材升温速率明显趋缓,经过热透时间后板材表层和内部温度趋于一致并无限接近于保温温度780℃;TC4钛合金厚板热透时间与板材厚度呈正比关系,板材热透时间与板材厚度间的比例系数约为0.8～1.0 min/mm。     

TC4钛合金消音蜂窝结构钎焊工艺

采用Ti基钎料真空钎焊方法进行了TC4钛合金消音蜂窝钎焊试验,对不同钎料添加厚度钎焊后消音蜂窝堵孔、钎焊界面焊合率、钎焊界面组织和力学性能进行了对比分析,确定了TC4钛合金消音蜂窝钎料添加厚度和钎焊工艺参数.结果表明,随着钎料添加厚度的增加,消音蜂窝带孔面板堵孔率增加,同时钎料元素对钎焊界面原始组织溶解加剧,蜂窝的拉伸力学性能下降明显.增加钎料添加厚度能够显著提高钎焊界面焊合率,当钎料添加厚度增加至30 μm以上时,能够获得焊合率良好的消音蜂窝结构.钎料添加厚度为30 μm,钎焊温度920℃,保温时间90 min时,钎焊后的钛合金消音蜂窝力学性能良好,且消音蜂窝声学性能试验测试结果和理论模型计算结果一致.     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

汽轮发电机转子绕组中频感应钎焊数值模拟

铜绕组是汽轮发电机转子的核心部件,其焊接质量直接影响机组的性能及安全。以Ansys软件为工具,采用磁热耦合分析的方法,研究了转子绕组铜板的对接中频感应钎焊,对加热过程中不同时刻的温度场及关键位置节点温升曲线进行了有限元计算和分析。对钎焊过程中工件表面距钎缝不同位置的温度进行了实地测量,计算结果与测量结果之间差别较小,证明了数值模拟结果的可靠性。根据温度场的模拟结果,采用不同的加热时间焊接了若干试验件,通过观测试验件断裂后的形貌及抗拉强度值,分析了加热时间对钎焊质量的影响。试验结果证明,利用数值模拟方法可以预测感应钎焊的钎缝质量。     

钛合金薄板焊接应力的随焊锤击控制

将随焊锤击技术应用于钛合金薄板焊接应力与变形控制，分别对TC4钛合金薄板进行常规焊和采用随焊锤击技术对焊接应力与变形进行控制，结果证实，随焊锤击工艺有效地减小了薄板焊件的挠曲变形，焊缝的纵向残余应力减小到常规焊的1／10，最大焊接挠曲变形由常规焊的15mm减小为5mm。     

转速对TC4摩擦焊接头温度分布与微观组织的影响

采用连续驱动摩擦焊技术对TC4钛合金进行了连接。利用热电偶测温及金相显微镜观察等分别研究了不同转速下TC4钛合金焊接接头界面区的温度分布及微观组织变化。结果表明,焊接界面的升温速率和峰值温度均随转速增加而增大,初始摩擦阶段升温速率最高达762℃/s,峰值温度最高达1041℃,且转速越高,焊接界面温度沿径向分布的均匀性越好。TC4摩擦焊接头焊合区组织为网篮状组织,热力影响区为双态组织。网篮状组织随转速增加而明显粗化。     

TC4钛合金高温变形行为及其流动应力模型

研究变形工艺参数对TC4钛合金高温变形行为的影响.热模拟压缩实验时选取的变形温度为1 093～1 303K:应变速率为0.001～10.0/s;变形程度为60%.结果表明:TC4钛合金在变形开始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定,出现稳态流动特征;变形温度升高和应变速率减小使TCA钛合金高温变形时的稳态应力和峰值应力显著降低;应变速率和变形温度会影响TC4钛合金进入稳态变形时变形程度的大小.利用多元回归分析建立TC4钛合金在高温变形时的流动应力模型,模型的计算值与实验数据的平均相对误差为6.25%,该模型较好地描述TC4钛合金在高温变形过程中的流动行为.     

硬质合金精密刀具高频感应钎焊工艺中几个问题的分析

本文对硬质合金精密刀具的高频感应钎焊技术进行了综述,介绍了高频感应原理,其基础是集肤效应和邻近效应;分析了硬质合金焊接的特点,由于钢和硬质合金之间线膨胀系数、热传导率等物理性能的差异,两者之间的钎焊在工艺上存在较多问题,如残余应力、裂纹、虚焊、夹渣、氧化、钎缝脆化等。本文重点探讨了硬质合金精密刀具高频感应钎焊的主要影响因素,包括焊接温度、加热速度、焊缝宽度、感应圈间隙及形状、工件表面质量、钎料钎剂性能等,得出结论:焊接温度应比钎料的液相线高20~50℃;过快或过慢的加热速度都会对钎焊质量造成不良影响;钎缝的最佳间隙大小应保持在0.01~0.1 mm之间;感应圈应有与焊件相适应的外形,尽量减少感应圈本身和焊件之间的无用间隙;增大工件表面的粗糙度,清除母材表面的氧化膜,去污除油,能够增大钎料在表面的附着力;宜选用润湿效果最好的银基钎料;氟硼酸钾是银基钎料的适宜钎剂。     

Numerical simulation of solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with stirring magnetic field

In order to study the effect of the stirring flow on the grain diameter and solute concentration of hollow billet, the couple model of the two-phase solidification and electromagnetic field was built to simulate the solidification process of Sn-3.5%Pb hollow billet with the traveling magnetic field and rotating magnetic field. The effects of different kinds of flows on the temperature field, concentration field and grain diameter of molten metal during solidification were analysed. The results show that, there are different flow patterns in the molten metal induced by the traveling magnetic field and rotating magnetic field. Both flows can refine the grains in the hollow billet because of change of the temperature gradient and cooling rate of molten metal. The bigger the stirring velocity is, the smaller the grain diameter. Both flows can result in the macro-segregation in the hollow billet because of the non-homogeneous flows. The bigger the stirring velocity, the more serious the macro-segregation of the hollow billet. So, the stirring intensity should be controlled to acquire the high quality hollow billet.     

行波磁场作用下空心管坯的两相凝固数值模拟

利用等轴球晶两相凝固模型计算了行波磁场作用下空心管坯的凝固过程.分析了施加不同强度的行波磁场时,Sn-3.5%Pb管坯凝固过程的温度梯度、冷却速率、溶质浓度分布以及晶粒大小的变化情况.结果表明:金属液在行波磁场的作用下产生纵截面上的大环流,随着搅拌速度的加大,金属液凝固过程的冷却速率逐渐降低,熔体内的温度梯度减小,使管坯内部的晶粒得到细化,改善了铸坯凝固组织,但是强制流动导致管坯内产生宏观偏析,且搅拌速度越大,宏观偏析越明显,因此,在生产过程中应该严格控制搅拌速度的大小.     

高炉风口回旋区三维数学模型

建立了高炉风口回旋区气体运动，温度分布和物质传输的三维数学模型，用它预报生产高炉回旋区内速度场，温度场和浓度场。     

精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究

针对精密数控机床对导轨精度的要求,设计一种基于薄膜反馈节流器的闭式静压导轨系统,并根据无穷大刚度原则计算了导轨的结构参数。利用三维软件SolidWorks建立静压导轨油腔的三维模型,导入流体力学软件FLUENT的前处理器Gambit进行网格划分;在设定一定进口压力条件下,给定导轨在静止状态和移动状态下的静压腔流场与温度场的变化规律。通过FLUENT的数值分析得到:在相对静止状态下,静压腔的流场成对称分布;相对速度变大时,静压腔流场在边缘区域压力成不规则的下降,温度在此区域急剧上升,容易出现"气穴"现象,致使油液发热,从而导致导轨运动精度降低。     

1 500 mm冷轧机组机架有限元分析计算

对1 500 mm冷连轧机组轧机机架进行受力分析,建立了机架有限元分析计算模型,应用ANSYS软件分析计算了单机架的应力场、位移场。计算结果表明:最大应力位于机架底部与地面连接部位,适当增加该部位的过渡圆角,可有效降低应力值。     

电解加工中磁场对电场分布的影响

探讨如何将磁场叠加到电解加工装置上，使间隙电场按有利于提高加工精度的方式分布，分别进行了静态和动态磁场的试验。测量、分析后发现，只有在叠加磁场方向垂直于电场方向且N极指向电场叠加磁场时，对电场均布有较明显的作用。     

Morphology and distribution of Al3Fe phase in hypereutectic Al-Fe alloy solidified under magnetic field

In this study,the (low) DC and AC magnetic fields and the high magnetic field were applied separately during the solidification process of Al-2.89％Fe alloy.The influences of these magnetic fields on the morphology and distribution of Al3Fe phase in Al-2.89％Fe alloy were investigated.The microstructure and macrostructure of the samples were observed using an optical microscope.The results show that the majority of the primary Al3Fe phase particles in the hypereutectic Al-2.89％Fe alloy is gathered at the bottom of the sample under DC and AC magnetic fields or without magnetic field.The primary Al3Fe phase becomes coarse when the alloy solidifies under DC magnetic field,while it are refined and accumulated towards the center of the sample under the AC magnetic field.When the high magnetic field of 12 T is applied,the primary Al3Fe phase distributes throughout the sample homogeneously because the magnetic force acting on the primary Al3Fe phase balances with the gravity force; and the long axis of the Al3Fe phase aligns perpendicularly to the magnetic field direction.Also,the mechanism of the effect of magnetic fields is discussed.     

Stress induced magnetic field abnormality

Residual stresses in ferromagnetic material affect the direction and structure of domains and generate magnetic field abnormality on the surface.In the formation of stress induced magnetic field,the influence of geomagnetic field is unclear.Residual stress specimen was produced by tight matching of a round ring and a peg.The magnetic fields of contrast specimens,which were produced in geomagnetic field or in shielding geomagnetic field,were ingspected with 8mm lift-off.The results show that mean amplitude of magnetic field of the specimen produced in geomagnetic field is 0.85% larger than that of specimen produced in shielding geomagnetic field.So the formation of stress induced magnetic field abnormality above the surface of inspected ferromagnetic material geomagnetic field gives little contribution.     

MICRO-DESCRIPTION OF THE SOLUTE-FIELD AND THE PHASE-FIELD MODEL FOR ISOTHERMAL PHASETRANSITION IN BINARY ALLOYS

A new phase field method for two-dimensional simulations of binary alloy solidification was studied. A model basing on solute conservative in every unit was developed for solving the solute diffusion equation during solidification. Two-dimensional computations were performed for ideal solutions and Ni-Cu dendritic growth into an isothermal and highly supersaturated liquid phase.     

阳极焙烧炉火道数值模拟研究

根据阳极焙烧炉火道内的热工过程,建立了相应的数值仿真模型。运用Fluent软件对焙烧炉火道进行了数值模拟计算,研究了火道内的温度场、流场、浓度场的分布规律。计算结果表明,火道内的挡墙和挡砖对火道内的温度场、流场分布影响很大。