仿生非光滑凸包和凹坑表面二维模型的建立及仿真研究

仿生学研究发现非光滑表面对耐磨性有影响,并且不同的非光滑表面对耐磨性的影响是不同的。为了进一步研究非光滑形态的磨损过程,笔者基于ANSYS建立了仿生非光滑凸包表面、凹坑表面和光滑表面的二维模型,分别对仿生非光滑凸包表面、凹坑表面和光滑表面滑动磨损过程进行了模拟分析。通过分析发现,非光滑凹坑表面等效应力远比光滑表面的小。由此可知,非光滑表面具有较好耐磨性的原因,并与试验结果对比,证明模型建立的正确性。     

镁合金的激光加工现状与发展

综述了激光在镁合金加工中的应用现状, 介绍了镁合金激光加工设备、工艺技术, 并对镁合金激光加工技术的发展进行了展望。激光焊接可以获得组织细小、性能优良的镁合金焊缝; 激光表面熔凝、合金化以及激光熔覆等表面改性工艺可提高镁合金的硬度、耐磨性和耐腐蚀等表面性能; 激光切割可以实现镁合金的高速高质量切割加工。因此, 镁合金的激光加工技术具有广阔的应用前景。     

具有仿生特征的球磨机提升条耐磨性数值模拟

球磨机是磨矿领域重要的设备之一,为了延长球磨机衬板上提升条的使用寿命,以提升条的磨损失效为研究对象,建立了比例缩小后的球磨机物理模型;在现有衬板结构参数的基础上,依托仿生耦合理论和磨粒磨损相关理论,根据提取到的生物耐磨特征的尺寸参数和比例关系,分别建立了加装不同形态非光滑特征提升条的物理模型和现有的提升条物理模型;利用EDEM离散元分析软件及其自带的BPM粘接模型,在不同的非光滑单元条件下衬板上受到的累积力和累积能量来分析装有不同表面特征的提升条的耐磨性;通过统计加装不同表面特征提升条的球磨机物理模型在仿真中BPM粘接键的断裂数目来评价不同提升条表面结构对矿石破碎效果的影响。仿真中,矿石颗粒的粘结键断裂数目较无非光滑特征的提升条提高了6.4%,其对磨损性能影响较大的切向累积力和累积能量分别较无非光滑特征的提升条减少了59.5%和32%。     

基于仿生非光滑表面的采煤机滚筒设计

摩擦学行为在煤矿机械中有着重要应用,自然界中一些生物的非光滑体表具有良好的减黏降阻和脱附功能。采煤机滚筒表面经常存在黏煤现象,为了降低采煤机滚筒的黏煤量,提高截割电机工作效率,利用VHX-600超景深三维显微系统研究典型土壤动物蜣螂的非光滑表面形态,发现蜣螂体表的凸包形非光滑体表形态对脱黏附有着重要作用,分析了凸包形非光滑表面脱附的受力状态,建立了凸包形非光滑表面的数学模型,模拟蜣螂体表凸包形非光滑形态设计出具有良好减黏降阻功能的采煤机滚筒。     

激光熔覆技术在液压支架修复工艺中的应用

为确保液压支架立柱表面损伤修复效果,对激光熔覆材料的优化配比进行测试与研究。以不同浓度的聚乙烯醇溶液为粘结剂,以不同质量分数的Ni、 Mo、 Si、 Cr粉末为熔覆金属,对划伤的立柱表面进行激光熔覆处理,得出熔覆原料对立柱表面修复效果的影响规律。研究结果表明:5%浓度的粘结剂可细化晶粒尺寸,受溢出气体的影响较小,使得熔覆表面薄厚均匀、形状规则;当Mo与Si元素的含量相等时,可确保激光熔覆表面具有适中的强度、耐磨性和耐腐蚀性能。     

液压支架活柱涂层的熔覆工艺与耐磨性能研究

为增强液压支架活柱的耐磨性,基于激光熔覆技术提出一种涂层制备工艺,对Ni、Si和Mo粉末的送粉特性以及激光参数对涂层宽度和厚度的影响规律进行了研究,为送粉量、激光功率和扫描速度等工艺参数的合理选择提供重要依据。通过RTEC摩擦试验机和FEI扫描电镜,对涂层及母材表面的耐磨性能进行测试,研究法向压力、摩擦速度和温度对摩擦学性能的影响规律以及对应的磨损机理。试验结果表明,该激光熔覆涂层可有效地解决液压支架活柱的偏磨与局部磨损问题,在重载和高温条件下的耐磨性良好,表面硬度可提升20%以上。     

硬岩钻进用仿生PDC切削齿优化与破岩机理研究

为了提高聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿的破岩效率,将仿生非光滑理论应用到PDC切削齿的表面形态设计中,通过对波浪形、三角形和梯形金刚石层表面形态的仿真模拟,优选出三角形表面形态为最佳结构;以φ13.44 mm×8 mm的PDC切削齿为例,通过仿真模拟对三角形凹槽数量进行了分析,最终确定3个三角形凹槽为最佳;按照确定的优化设计方案,根据不同材料和工艺设计加工了4种大锯齿仿生PDC切削齿,通过微钻试验台进一步对比分析了仿生PDC切削齿与平面PDC切削齿的钻进效率。结果表明:大锯齿仿生PDC切削齿钻进效率明显优于普通平面片,但是破岩过程中容易出现"崩片"现象,为保证使用寿命,在材料和加工工艺方面应比普通平面片要求更高。     

输送机刮板的等离子堆焊修复方法研究

矿用刮板输送机在使用过程中,其刮板同坚硬矿石持续摩擦,导致磨损表面呈不规则形状,给再制造利用的修复工作造成困难。提出了基于等离子堆焊工艺的磨损刮板修复方法,对利用线激光扫描仪获得的磨损刮板表面轮廓数据进行预处理和三维重构,合理规划等离子堆焊修复路径。堆焊实验结果表明,基体和焊材融合界面结合强度高,堆焊层组织致密,成形美观,表面光滑,耐磨性好,满足再使用性能要求。     

两种激光熔覆技术在液压支架立柱上的应用对比

激光熔覆技术是煤矿液压支架立柱表面处理时广泛运用的技术。文章通过对普通激光熔覆技术与高速激光熔覆技术进行试验,对两种激光熔覆技术熔覆后立柱表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及相应的晶相结构进行了对比,分析两种激光熔覆技术的优缺点后,最终确定出一种合适的激光熔覆工艺。     

矿用不锈钢产品表面图案加工工艺研究

为解决目前矿用不锈钢产品表面图案加工工艺中存在的普通激光打标工艺效果不理想,化学腐蚀成品废品率较高、对不锈钢产品表面有不利影响、成本较高和供货周期长,贴标签和丝网印刷粘贴不牢固有脱落风险等问题。研究矿用不锈钢产品表面图案加工工艺,针对不同表面形状的矿用不锈钢产品,提出其相应的表面图案加工工艺方案。     

纳米Al2O3对Ni基合金激光抛光表面光洁度的影响

为提高激光抛光表面光洁度,采用1 070nm,200W光纤激光器(SPI激光器SP-200C-A-A6-A-C)进行激光抛光实验。首先在电镀纯Ni样品上进行实验,采用相同的参数对Ni/Al_2O_3(4.4%,体积百分比)纳米复合材料进行激光抛光。在其他参数相同的情况下,通过改变激光能量密度进行实验,最后通过形貌和微观结构表征研究Al_2O_3纳米颗粒对Ni抛光性能的影响,再利用光学和热物理性质对激光熔化进行了数值模拟。结果表明,在最佳激光抛光工艺条件下,Ni/Al_2O_3的表面粗糙度由323nm降低到72nm,纯Ni的表面粗糙度由254nm降低到107nm。在纳米颗粒的帮助下,标准化表面粗糙度降低了近2倍。激光加工区截面的微观结构研究表明,通过添加Al_2O_3纳米粒子,激光熔化区(MZ)深度从1.8μm增加到3.2μm,而热影响区(HAZ)的大小从8.4μm显著减小到2.9μm。激光抛光中通过纳米粒子调节熔池动力学,克服了激光抛光的基本限制。随着纳米粒子对热物理性质的改变,热毛细流动的开始发生了改变,从而为毛细区提供了更宽的处理窗口。纳米颗粒的增黏作用提高了毛细区的平滑效率。数值模拟进一步证明了纳米颗粒抑制了热传递,增强了表面层内的热积累,从而降低了MZ深度。纳米粒子限制了晶粒的生长,提高了晶粒生长温度,使热影响区缩小。     

激光热处理工艺在矿井油管螺纹表面处理上的应用

由于激光热处理技术的显著特点,加上国内激光设备生产的日益成熟,因此确定采用激光热处理工艺技术对矿井油管螺纹表面进行处理,以提高油管产品的综合机械性能,延长其使用寿命。     

Effect of Aqua Blasting,Sandblasting and Laser Engraving on the Corrosion Resistance of Type 316 Stainless Steel

The goal of this paper is to advance our understanding about the influence of commercial surface finishing treatments on microstructure development and corrosion resistance of a type 316L stainless steel. Aqua blasting, sandblasting, and application of a laser barcode engraving treatment were investigated using Focus Ion Beam, X-ray phase analysis, X-ray residual stress measurements, and surface roughness measurements. All surface microstructures were then assessed with atmospheric corrosion tests at 50?°C and 30?% relative humidity. Aqua blasting resulted in compressive surface residual stresses of ??500 to ??600 MPa, with no evidence of strain-induced martensite. Sandblasting led to compressive surface residual stresses of ??700 MPa, also with no evidence of strain-induced martensite. The samples subjected to laser engraving exhibited a recrystallized near-surface microstructure, with tensile surface residual stresses in the order of?+?500 MPa.     

激光处理用涂层材料的研究

通过对传统黑化涂料成分，物理化学性能以及经激光扫描后硬化层深度，宽度，表面形貌的对比分析及在试验研究基础上配制出新的激光用涂层材料，探讨了该涂层的物理化学特性及影响因素与激光能量利用率的关系。     

激光熔覆对球头立铣刀切削性能的影响研究

简要介绍了激光表面处理技术中的激光熔覆技术,论述了熔覆层在切削过程中的作用,分析了激光熔覆对球头立铣刀切削性能的影响。     

Solving constrained minimax problem via nonsmooth equations method

A new nonsmooth equations model of constrained minimax problem was derived. The generalized Newton method was applied for solving this system of nonsmooth equations system. A new algorithm for solving constrained minimax problem was established. The local superlinear and quadratic convergences of the algorithm were discussed.     

CrMo铸铁汽车模具材料的激光表面处理

利用不同的激光工艺参数对汽车模具CrMo铸铁材料表面进行激光相变硬化试验, 探讨了激光工艺参数对激光相变硬化层深度的影响, 研究了横向和沿深度方向显微硬度的分布情况以及硬化层的组织结构的变化。研究表明, 采取适当的工艺措施, 表面硬度在不同程度上都得到了提高, 同时可以消除表面裂纹, 从而成倍的提高了汽车模具的使用寿命。     

热障涂层后处理技术研究进展

热障涂层是一种降低航空发动机热端部件表面温度、提高发动机推力和效率的热防护技术,但其服役于高温、高压、高交变应力等恶劣环境而易脱落失效．对热障涂层的后处理技术进行了阐述,论述了真空热处理、热等静压处理、激光重熔、激光上釉、激光熔覆等后处理技术的方法和原理,并对比了不同工艺的优缺点．最后,展望了激光表面改性技术的应用前景和未来发展趋势．     

饱和水弱胶结砂岩剪切断裂面形貌特征及破坏机理

剪切破坏断面是弱胶结砂岩在破坏过程中断裂后所形成相匹配的表面,断面形貌特征根据受力方式和饱水条件的不同形成差异显著。利用3D激光扫描对剪切破坏断面进行精确测量,结合地理信息系统(GIS)技术对不同受力方式和饱水条件下的破坏断面形貌进行三维可视化处理和定量分析,并采用扫描电镜从细观角度对产生的断面形貌特征差异及其破坏机理进行研究。试验结果表明:随夹具角度的增加,破裂面法向力降低,法向力的减小是导致破裂面扰动较大以及剪切断裂面粗糙度和起伏度增加的主要原因之一;通过饱水岩样细观结构的分析发现,弱胶结砂岩骨架颗粒自身吸水膨胀软化,骨架颗粒之间的黏连性变差,胶结程度降低,直接导致试件抗剪强度降低,同时,水对剪切破坏面扰动影响也降低,致使在相同受力条件下饱水试件断裂面粗糙度和起伏度相对较小;胶结物质的遇水软化的特性是决定弱胶结砂岩剪切破坏断面形貌的关键因素,为进一步研究弱胶结砂岩损伤演化过程及破坏机理提供可靠的试验依据。     

注浆对岩体节理面加固作用的试验研究

为了确定裂隙注浆后对围岩理化性质的影响,通过现场采样,制作了5个红砂岩尺寸相同试件,在试件进行模拟注浆,借助激光扫描仪对试件在不同配比注浆材料和保养天数后,注浆材料对注浆岩体的节理面影响。结果表明:随水灰比的增大,红砂岩试件的最大剪切应力呈不断减小的趋势,且养护天数越长剪切应力越大,水泥—岩体的黏聚力先增大后减小,而内摩擦角先减小后增大;对试件施加的法向应力越大剪切应力越大,相同法向应力下添加减水剂的水泥—岩体大于未添加减水剂的最大剪切应力;节理面注浆宽度越大,红砂岩试件的最大剪切应力越大,且随水泥水灰比的增大试件的最大剪切应力逐渐减小;随结构面粗糙度的增大,剪切应力呈不断上升的趋势。