等离子弧表面淬火实际硬化深度的工程计算

通过综合分析等离子弧作用金属表面的传热过程,并结合等离子弧表面淬火硬化区域温度场特点和等离子弧热源分布规律,建立了等离子弧表面淬火过程中,根据现场可测量的实际硬化宽度计算实际硬化深度的工程计算方法,且工程计算结果与实验结果吻合较好。依据已建立的工程计算方法,讨论了热源移动速度和硬化宽度的变化对实际硬化深度的影响规律,结果表明硬化深度随热源移动速度的变化关系为指数关系,硬化深度与硬化宽度的关系为二次函数变化关系。     

45钢等离子表面淬火热处理工艺的研究

利用等离子体作为热源对45钢进行表面淬火，通过试验获得等离子体表面淬火热处理的最佳工艺参数，并分析各种工艺参数对淬硬层硬度、深度的影响规律，从而确定45钢等离子弧表面淬火的工艺参数。45钢经等离子体表面淬火后，淬火硬度在HV800左右，采用等离子体热源对工件进行热处理是可行的。     

基于有限元等离子弧表面淬火工艺设计正交试验研究

运用有限元仿真分析方法并结合正交试验设计研究了关键工艺参数对等离子弧表面淬火淬硬层深度的影响规律。基于ANSYS软件建立了等离子弧表面淬火的有限元模型,模拟等离子弧表面淬火的温度场得到淬硬层深度,并用实验结果验证了有限元模型的正确性。以淬硬层深度作为考察指标,采用正交试验法设计了试验方案,并对试验结果进行极差计算,研究了工件表面等离子弧热源的输入功率P、热源作用半径r及移动速度v对淬硬层深度的影响规律,结果表明可用关系式P/(rv)K,指导等离子弧表面淬火处理的实际工艺设计。     

等离子弧表面淬火钢件的摩擦特性及耐蚀性

采用等离子弧表面淬火方法对45#钢和38CrMoA lA合金结构钢进行表面硬化处理,硬化深度分别为0.311和0.388 mm。在球-盘式摩擦磨损实验机上研究不同速度和载荷条件下,上述两种钢件的摩擦磨损特性。采用SEM观测磨损后涂层的表面形貌,探讨涂层的摩擦磨损机制。研究发现:38CrMoA lA硬化层表面硬度比45#钢高,且淬硬带无明显的硬度梯度;38CrMoA lA的磨损率低于45#钢,且随载荷和速度的增加而增加;不同载荷条件下,磨粒磨损、塑性流动和黏着磨损控制摩擦过程;38CrMoA lA的耐蚀性优于45#钢。     

基于ANSYS的等离子弧表面淬火过程温度场的数值模拟

用ANSYS软件建立并模拟了等离子弧表面淬火过程的温度场,由此得出工件任意点的温度分布和淬硬层的分布,根据淬硬相变温度预测离子束淬火的最大硬化深度和各节点到达最高温度时间,并通过45钢的淬火试验验证了模拟结果与试验结果的一致性.     

等离子表面淬火引弧系统的研究

针对等离子表面淬火过程中等离子弧不稳定和断弧的现象进行了分析,通过改进等离子引弧电路来控制淬火过程,保证等离子淬火过程中的起弧和稳弧,获得了理想的效果.     

等离子弧表面淬火技术及其应用

介绍了近十年来发展起来的一种具有良好应用前景的新工艺——等离子弧表面淬火技术。作为一种新型表面强化技术，它能够显著提高钢和铸铁的表面硬度、耐磨性及零件的使用寿命，并对等离子弧表面淬火技术的工艺原理、工业应用及其发展进行了阐述。     

等离子体表面淬火热处理工艺的研究

通过试验获得了用等离子体作为热源对45号钢进行表面淬火热处理的最佳工艺参数,并简要分析了各种工艺参数对淬硬层硬度、深度、淬硬带宽度的影响规律.45号钢经等离子体表面淬火后,硬度在800 HV左右,表明采用等离子体热源对工件进行热处理是可行的.     

微弧等离子表面强化处理对45^#钢磨损性能的影响

采用微弧等离子作为热源对45#钢进行表面硬化改性处理,运用扫描电子显微镜, 观察和分析了磨损试验后其磨损表面形貌, 测试了45#钢基体和45#钢淬火硬化层的干滑动磨损性能,探讨了硬化层的磨损机制.结果表明:经微弧等离子表面强化处理,45#钢淬火硬化层晶粒细小,组织致密,为板条状和针状马氏体混合组织,硬度由45#钢基体的HV200提高到HV600以上,磨损体积由45#钢基体的743.44×10-11 m3减小到81.86×10-11 m3,耐磨性提高了9倍.硬化层滑动磨损机制主要为氧化磨损和轻微的磨粒磨损.     

铝合金变极性等离子弧焊温度场数值模拟

通过高速摄像对正、负极性等离子弧形态进行分析,并分析变极性等离子电弧正、反极性不同产热机理的基础上,采用“高斯+双椭球”组合热源模型,建立正、反极性期间不同热源模型。采用ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language, APDL)编程语言实现与实际变极性焊接参数对应热载荷的循环交替加载,计算出铝合金变极性等离子弧焊接温度场及熔池形状。对比分析不同变极性电流和焊接速度条件下焊接熔池的穿透深度,并通过实际焊接试验验证热源模型的准确性。研究结果为准确掌握铝合金变极性等离子弧热源形态、产热机理和等离子弧力等特性,并合理选择焊接工艺参数提供理论依据。     

考虑小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型

在穿孔等离子弧焊接过程中,背面小孔中心相对于焊枪轴线存在一定的偏移。深入研究小孔孔道后向偏移时所涉及的熔池与小孔瞬态演变行为和传热过程,对于优化以背面小孔中心偏移量为控制参数的控制方法,保证焊缝成形质量具有重要意义和实用价值。针对穿孔等离子弧焊接中小孔的形成特点,建立随小孔形状动态调整的组合式体积热源模型,并在热源模型中引入热源中心向后偏移的参量,间接反映背面小孔后向偏移对穿孔等离子弧焊接热过程的影响。在小孔形状方程中,增加等离子流后推力,间接描述等离子流对熔池流体的后推作用。利用建立的三维瞬态熔池与小孔的数学模型,分析等离子弧焊接过程中温度场和小孔形状的瞬时演变过程。将工件背面小孔形状尺寸和穿孔时间等模拟结果与试验结果进行对比,两者基本吻合,对所建立的数学模型进行验证。     

热源偏移对钢/铝异种材料等离子弧焊接接头温度场和残余应力的影响

采用有限元模拟方法研究了热源偏离钢铝界面的距离(热源偏移距离)对钢/铝异种材料等离子弧焊接接头温度场和残余应力的影响,并进行了试验验证。结果表明:钢/铝异种材料焊接接头温度场呈非对称分布,钢侧温度梯度小于铝侧的;随着热源偏移距离的增加,接头钢侧温度升高、熔宽增大,铝侧则相反;接头铝侧残余应力主要为拉应力,钢侧近界面处的残余拉应力随着热源偏移距离的增大而减小,最后变为压应力,远离界面处的残余应力主要为压应力;实测残余应力与模拟结果的相对误差小于8%,且残余应力状态与模拟结果相符。     

复杂航天筒体结构件的焊接应力应变演变规律

采用有限元分析手段对复杂航天筒体结构件的纵向和环向焊缝温度场和应力场进行模拟。航天筒体焊接采用变极性等离子弧焊工艺,根据变极性等离子弧焊工艺特点使用面高斯热源和圆柱热源的组合热源模型作为变极性等离子弧焊的热源。采用ANSYS软件中ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language, APDL)编写程序,实现变极性等离子弧焊接热源在筒体结构上加载和移动,完成四道纵缝和两道环缝的焊接热力过程仿真。通过对模拟结果分析,解释复杂筒体焊接应力应变的演变过程。发现在焊接过程中纵缝两端有明显的应力-应变释放,交叉部位的变形直接影响到结构整体的尺寸精度。     

等离子弧表面强化机器人实验研究

基于等离子弧表面淬火的工艺要求，设计出四自由度表面强化机器人。采用运动控制卡进行运动控制，在VC＋＋环境下进行机器人的轨迹规划，通过改变不同的运动轨迹，等离子参数进行实验，将实验结果进行比较，找到最佳的方案，具备一定的研究意义。     

借助梯度涂层进行ZGMn13钢与U71Mn钢的焊接性研究

介绍了在ZGMn13钢和U71Mn钢表面进行等离子弧堆焊获得梯度过渡层后,利用闪光焊方法将两者对焊。ZGMn13钢热影响区碳化物的析出和热裂纹的形成受到抑制,U71Mn钢热影响区内无马氏体出现,焊接接头的各项力学性能优异。表明,利用等离子弧堆焊结合闪光对焊工艺方法是实现ZGMn13钢辙叉和U71Mn钢钢轨焊接的有效方法。     

DJR-7型等离子体加热装置的研究与应用

介绍了加热切削及热源,对等离子体热源如何满足热切削进行了研究,同时,设计和研制了产生等离子弧的线路及控制系统。     

精细陶瓷的等离子加热切削

一、加热方法加热被加工材料的方法较多,如用煤气燃烧器加热、激光局部加热等,本文论及的是以从等离子焊炬喷出的等离子弧作热源来加热被切削材料的加热方法。等离子弧是一种具有高温、高能量密度的热能源,与焊弧比较,其能量密度是焊弧的10～100倍,并且容易发生1～3万度的高温等离子弧,所以广泛用于各种金属的切割、焊接等加工。本文介绍的加热切削,没有用专用等离子加热     

薄板等离子弧三维成形的工艺方法

平面薄板的等离子弧成形提出了一种有效实用的工艺方法.方法的重要特征是它首先计算成形一个特定形状所需要的应变场,利用应变场矢量和扫描路径方向垂直的关系设计扫描路径.等离子弧热参数通过应变场与等离子弧功率和扫描速度的关系确定.此方法在成形两种不同双曲形状上的有效性已经被仿真和试验所验证.     

Cr18Mn18N奥氏体不锈钢磨削过程温度场及热应力耦合的有限元模拟

针对Cr18Mn18N奥氏体不锈钢的材料属性和难磨削的加工特点,采用矩形热源模型和三角形热源模型对其平面磨削过程进行了三维有限元模拟,获得了工件的磨削温度和热应力分布情况;分析了热源模型、磨削深度对磨削温度场及热应力场的影响,并与45钢磨削的试验结果进行了对比。结果表明:Cr18Mn18N奥氏体不锈钢最高磨削温度可达651℃,最大磨削热应力可达285MPa;模拟值和45钢试验结果基本一致,说明Cr18Mn18N钢磨削加工模型是比较可靠的。     

成形磨削温度的理论与试验分析

通过磨削弧区内直角三角形热源分布以及一维导热过程的简化,并基于平面连续磨削温度的理论分析,构建了成形磨削温度的数值计算模型。该模型首先能够对型面交界处平面与斜平面磨削热源的耦合作用进行描述,同时也能对型面交界处最易产生磨削烧伤这一现象进行定量化分析。依据平面磨削过程中砂轮与工件实际接触弧长和热量分配比例的理论计算模型,分别建立了成形磨削过程中平面与斜平面两个组成部分的热量分配比例计算方法。最后,设计了成形磨削温度的试验测试方法,通过成形磨削加工试验对数值计算模型的有效性进行了验证。试验结果表明,由于成形磨削过程中同时存在平面和斜平面两个磨削热源,二者之间存在耦合作用,从而导致平面与斜平面交界处的温升急剧增加,极易引起磨削烧伤。