基于ANSYS单元生死技术的焊接模拟

以开V型坡口钢板为例,利用ANSYS软件对其焊接过程进行有限元模拟,建立了合理的三维实体模型,使用单元"生死"技术模拟焊接焊缝的依次生成,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析和讨论,得出计算结果与实测结果比较吻合,说明ANSYS的单元生死技术能有效地模拟焊接过程,本方法对各种关键问题的处理比较得当。     

基于ANSYS单元生死技术的焊接模拟

以开V型坡口钢板为例,利用ANSYS软件对其焊接过程进行了有限元模拟,建立了合理的三维实体模型,使用单元生死技术模拟焊接焊缝的依次生成,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析和讨论。得出计算结果与实测结果比较吻合,说明了ANSYS的单元生死技术能有效地模拟焊接过程,本方法对各种关键问题的处理比较得当。     

亚音速火焰喷涂层与等离子喷涂层耐磨性的对比

利用亚音速火焰喷涂和等离子喷涂分别制备Fe-WC金属陶瓷涂层,对两种喷涂层的耐磨性进行了研究.结果表明,在耐磨性试验过程中等离子喷涂层的磨损失重变化比亚音速火焰喷涂层磨损失重变化稳定,等离子喷涂层的耐磨性明显高于火焰喷涂层的耐磨性.     

等离子喷涂硫化亚铁润滑层的摩擦学性能

利用等离子喷涂在 45钢表面制备了三种厚度不同的硫化亚铁固体润滑层。在QP 1 0 0摩擦磨损试验机上测定了硫化亚铁喷涂层在油润滑条件下的摩擦学性能。利用XRD分析了硫化亚铁喷涂层的相结构 ,用SEM观察了喷涂层的磨面形貌。结果表明 ,硫化亚铁喷涂层的减摩、耐磨、抗擦伤性能明显优于 45钢原始表面。     

等离子喷涂层结合强度测试的研究

本文通过E-7胶在ZD-01喷涂层中渗透深度的测定,以及涂层厚度δ与结合强度σ_j关系的试验结果,提出了涂层厚度对结合强度影响的模型,并提出了关于喷涂层结合强度测试问题的建议。     

等离子喷涂层片形成过程流体动力学模拟

建立了等离子喷涂层片形成过程的流动、传热和凝固耦合的三维数学模型,基于计算流体力学软件Fluent,运用有限体积法（FVM）离散控制方程,流体体积跟踪法（VOF）追踪熔滴自由表面,模拟了镍熔滴撞击基底表面形成层片的流体动力学过程,并对结果可视化输出.结果表明,撞击开始时刻,压力在撞击点出现最大值,熔滴内部压力场呈＂蘑菇云＂状,撞击压力分布从撞击点向熔滴上部递减;熔滴撞击后沿径向铺展,速度矢量场出现两个对称漩涡,在基底导热和熔体流动传热综合作用下,铺展熔滴内部温度场呈＂驼峰＂状分布;熔滴铺展速度最大值滞后最大撞击压力0.03μs出现.     

ZrO2纳米粉等离子喷涂层制备研究

经二次造粒的纳米ZrO2为喂料制备了等离子喷涂层。X衍射物相分析、SEM形貌观察表明．涂层主要以四方相和立方相构成，含有少量的单斜相；在喷涂过程中粉未熔化状况良好，涂层含有网状微裂纹。用金相法测定了涂层孔隙率，与普通ZrO2等离子喷涂层相比，涂层敛密度显著提高。在模拟熔炼条件下，对涂层进行了真空热震试验，涂层均能经受一次真空热震而涂层完好、单斜相含量较低、具有一定孔隙率和均匀网状微裂纹的涂层，经二次真空热震后，涂层仍处于完好状态。     

等离子喷涂陶瓷层后氧化处理的研究

对比研究了后氧化处理、封孔相和退火、真空退火对原大气等离子喷涂（Ａｌ／Ｎｉ＋Ｃｒ２Ｏ３）陶瓷涂层硬度,结合强度等性能的影响。结果表明,合理的后氧化能够明显改善涂层性能,且氧的得发挥作用的重要因素之一     

铝合金表面等离子喷涂镍层的显微分析

由于等离子喷涂包含复杂的物理和化学反应,且反应极其迅速,不可避免在涂层中产生空隙和其它缺陷。为了提高涂层质量,有必要对涂层的局部区域进行显微分析,以了解涂层形成特点,为探索涂层与基体间结合的物理化学现象本质提供依据。实验喷涂基材选用硅铝合金（Al-12％Si）,喷涂材料为99．5％金属镍粉,涂层厚度为0．1mm。利用金相显微镜和扫描电镜对镍层与铝合金基体的连接、涂层的形貌及涂层的断口结构进行观察和分析,结果表明铝合金表面氧化膜层阻碍镍铝互熔,同时镍粒子之间互相连接的焊合点并不充满粒子间的整个接触面,快速散流和结晶留下的缺陷、气体吸附及尘埃沉积也影响涂层的性能。     

基于生死单元法的铝合金薄壁型材铣削有限元模拟

随着现代机械工程技术的不断发展,薄壁结构型材在工程制造中得到广泛应用。薄壁结构在铣削等机械加工过程中相对刚度较低且易发生变形,严重影响了加工精度和效率。因此,开展薄壁结构加工过程的结构应力和变形预测研究具有重要的意义。通过铣削力测试获得型材立筋加工时的三向铣削力载荷。然后采用ABAQUS有限元软件建立铝合金薄壁型材模型,进行无液体冷却条件下铣削过程的有限元模拟。通过生死单元法和移动载荷加载的模拟方法,获得了薄壁型材结构在铣削立筋时,铣刀切入和切出情况下型材的连续结构应力演变,其中模拟得到的铣削应力输出和工艺试验测试得到的铣削过程动态应力具有较好的一致性。根据仿真结果,表明试验中所采用的铣削工艺可以获得较好的加工精度。     

基于单元生死的焊接温度场模拟计算

在用有限元进行焊接温度场的数值计算中，通过控制单元的生死，来模拟焊缝的形成和焊接热量的输入，计算结果与焊接温度测试结果很接近。表明本计算方法能够准确计算焊接温度场，是一种实用的工程计算方法。     

基底对等离子喷涂Mo层片形成的影响

运用扫描电镜和台阶仪研究了在不同状态下的1Cr18Ni9Ti不锈钢和纯Cu基底上大气等离子喷涂Mo层片的形成机制。结果表明:室温光滑基底上沉积的Mo层片均呈不规则飞溅花瓣状,随预热温度升高,形成的层片逐渐变得较完整;熔滴撞击铺展过程中在基底上可能会形成凹坑;基底导热率越高,层片铺展度越小;粗糙基底表面阻碍熔滴铺展,促进熔体飞溅。理论分析表明,"花瓣状"层片的形成是熔体表面张力、熔体与基底接触热阻的不均匀性和基底凹坑相互作用的结果;基底凹坑的形成主要由基底熔化所控制。     

等离子喷涂法制备铝合金梯度搪瓷涂层

采用等离子喷涂技术在铝合金表面喷涂一层薄的Ni/Al过渡层,再进行搪烧,以提高瓷层与基体的结合强度。实验结果表明,通过等离子喷涂,熔融的Ni/Al粉末被雾化后高速撞击到铝合金表面,与基体牢固结合,涂搪烧结后,瓷层与基体间的结合强度显著提高,瓷层的裂纹和脱瓷现象得到控制。     

等离子喷涂层与微弧氧化膜层的摩擦磨损性能比较

采用等离子喷涂法在钛合金基体上制备了纳米氧化锆陶瓷涂层,采用微弧氧化法在锆合金基体上制备了氧化锆陶瓷膜层。通过摩擦磨损试验研究了纳米陶瓷涂层和微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明:在往复滑动磨损条件下和两种载荷水平下,两种涂层均呈现相同的耐磨性规律;在较大载荷下,微弧氧化膜层的磨痕深度较大,即纳米ZrO2陶瓷涂层的耐磨性优于微弧氧化陶瓷膜层。     

等离子喷涂法改善焊接结构的疲劳性能

采用低碳钢涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢横向与纵向角焊缝接头进行喷涂处理,测试了涂层的显微硬度和结合强度,并分别在焊接状态和喷涂处理状态下进行疲劳对比试验.试验结果表明,等离子喷涂层的显微硬度、结合强度约为火焰喷涂层的2倍.等离子喷涂后1Cr18Ni9Ti接头疲劳性能明显改善.横向接头焊接状态试件的疲劳强度为169.8 MPa,火焰喷涂试件为186.2 MPa,等离子喷涂试件为213.8 MPa,与焊接状态试件相比,等离子喷涂试件的疲劳强度提高25.9%,火焰喷涂试件提高9.7%.纵向接头焊接状态试件的疲劳强度为91.1 MPa,等离子喷涂试件为100.4 MPa,等离子喷涂后疲劳强度提高10.2%.     

基于多层ANN的机器人等离子熔射智能化模型

分析了机器人等离子熔射过程的神经网络模型的实现方法,基于多层人工神经网络(antificial neural network,ANN)建立了等离子熔射过程的智能化模型.基于该模型,系统研究了等离子弧电流、熔射距离、机器人扫描间距和速度对主要涂层性能参数-残余应力和孔隙率的影响规律,并通过试验数据库的学习对涂层性能参数进行预测.结果表明,模型预测结果与试验结果有着很好的吻合,解决了工艺试验结果中仅有离散数据且难以全面反映等离子熔射工艺参数一涂层性能之间复杂非线性关系的难题.

Abstract：

The implementation of multi-layer artificial neural networks (ANNs) in robotic plasma spraying was discussed and an intelligent process model was constructed to fully describe the relationships between process parameters and coating properties. Influences of plasma arc current, spray distance, robot scanning space and scanning velocity on coating properties, i.e. residual stress and porosity, were systematically studied based on the present model. Prediction can be effectively carried out after the learning of the experimental database. Theoretical analysis shows the prediction results agree well with the experiments. It is favorable to fully investigate the complex and nonlinear relationships between processing parameters and coating properties as well as to overcome the limited information indicated by the discrete variable in the processing results.     

电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合法制备热障涂层的研究

采用电热爆炸喷涂和等离子喷涂联合制备热障涂层,以电热爆炸喷涂法在DZ125合金表面制备NiCoCrAlY粘结层,以等离子喷涂技术制备陶瓷顶层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对所制备的粘结层进行分析,结果表明:电热爆炸喷涂的粘结层与基体结合良好,喷涂态的粘结层的相主要由Ni3Al组成。采用联合法制备的热障涂层,在喷涂态的陶瓷层、粘结层、基体3者结合良好,界面清晰。在高温热循环过程中,粘结层/陶瓷层界面间生成了连续、致密的Al2O3膜,阻碍粘结层的氧化。粘结层/TGO界面产生平行于界面的裂纹,是导致热障涂层失效的主要原因。     

等离子喷涂技术的新进展

介绍等离子喷涂技术的最新应用和等离子喷涂设备的发展,综述了该技术的研究热点,指出涂层中的缺陷对材料性能的影响,并提出了工艺改进措施.最后,对等离子喷涂领域中几个重要的发展方向进行了展望.     

稀有金属的低压等离子喷涂

综述了稀有金属低压等离子喷涂的工艺特点,介绍了Ti、Ta、Nb涂层的性能。