射流电沉积流场变化对铜沉积层的影响

目的 探究射流电沉积过程中电镀液流场参数对铜沉积层的微观形貌、粗糙度、定域性和沉积速率的影响.方法 以铂丝为阳极、镍板为阴极,电镀液从内置阳极铂丝的喷嘴流出接触镍板阴极,在外加电场作用下铜离子还原形成铜沉积层.通过控制喷嘴形状、长宽比例(1∶1、2∶1、4∶1、6∶1)等来改变射流状态及流场参数.利用激光三维形貌仪、扫描电镜、COMSOL模拟等手段分析流场参数变化对铜沉积层粗糙度、定域性、缺陷的影响规律.结果 当喷嘴面积固定时,矩形喷嘴长宽比的变化显著影响铜沉积层的粗糙度、瘤状沉积物、定域性以及内部缺陷.当长宽比为1∶1时,沉积层面粗糙度Sa=5.40μm,定域性差,沉积范围为喷嘴宽度的192％,且瘤状沉积物较多.随着长宽比的减小,表面粗糙度逐渐降低,结构趋于均匀,瘤状沉积物也相应减少,且定域性精度增加.当长宽比为6∶1时,铜沉积层面粗糙度Sa=2.76μm,定域性误差为−1％,瘤状沉积物显著减少.利用截面扫描电镜观察发现,当长宽比为6∶1时,沉积层内部的微裂纹、气孔最少.COMSOL流场模拟了不同长宽比下流场的速度分布,结果与实验一致.结论 流场速度分布的均匀性显著影响铜沉积层的表面质量和内部结构.流场流速分布均匀性增加,则沉积层表面粗糙度降低,气泡、瘤状物等减少,且内部致密性增加,微裂纹、微孔洞等沉积缺陷明显减少.     

汽车动力耦合系统止推片润滑流场仿真研究

为解决混合动力汽车中动力耦合系统止推片经常损坏的问题,对差速式耦合装置内部齿轮与止推片摩擦面间润滑油膜的流场特性进行研究。通过改变齿轮与止推片之间的间隙,研究两者间的润滑油膜变化趋势。采用Creo三维软件对齿轮与止推片进行建模,使用Fluent软件对模型内部的齿轮、止推片和油、气混合物流场进行网格划分,并对油、气混合物流场进行模拟和分析。结果表明：齿轮与止推片摩擦面存在最佳间隙为0.1 mm,此时止推片半径区域内的润滑油膜流场形成较好,油、气混合物速度场变化波动均较小,有利于延长止推片的使用寿命。     

铸轧熔池内三维流场与温度场耦合数值模拟

建立了双辊式薄带钢铸轧过程的三维流场与温度场耦合数学模型，研究了工艺参数对铸轧过程的影响。结果表明：较低的过热度可以在薄带的整个厚度方向上得到较为均匀的组织，但是过热度太低则易使金属冷凝在浇注系统中，不利于夹杂物上浮；铸轧速度在v≤vc的一定范围内可使凝固终点正好在辊缝吻合点以上2～8mm范围内。通过该模型的研究，可为控制带钢铸轧过程打下理论基础。     

磁场作用下电沉积镀层技术的研究进展

介绍了外加磁场辅助作用下电沉积镀层技术的研究概况,电沉积过程中外加磁场对镀液性质、传质过程、电荷转移、晶粒生长及结晶取向等均会产生影响;阐明了外加磁场在材料制备过程中的工作原理,并就外加磁场对电沉积过程的具体影响作用进行了分类及归纳;阐述了现阶段外加磁场在电沉积领域应用中存在的问题及其在该领域的发展前景。     

基于振动与流场耦合齿轮泵困油现象分析

为了解决困油现象的历程和困油压力对齿轮泵工作状态的影响,根据困油条件下齿轮泵齿轮的振动模型,由内部流场数值分析,将困油压力作为耦合的条件,建立了困油条件下的齿轮副振动和内部流场耦合的动态模型,并通过对模型解耦,分析困油压力对齿轮副振动的影响以及困油压力的具体表现形式。通过齿轮泵内部流场进行仿真,和对通过传感器采集的振动信号处理分析,明确了困油压力的大小及位置和困油产生冲击的程度,表明所建耦合模型正确可靠,能够用于困油压力预测、振动冲击分析与困油历程的仿真分析。     

异形坯连铸过程流场与温度场耦合三维数值模拟

建立了异形坯内流体流动与凝固传热的三维耦合模型,充分考虑了对流换热对凝固过程的影响,分析了铸坯与钢液之间的相互作用,并对不同工艺条件下的温度场进行了比较,运用此模型可预报铸坯的温度场,坯壳厚度及液芯长度等,便于现场调整工艺参数。     

微细电沉积加工技术浅析及实验研究

简要分析了微细电沉积加工的两种典型技术——磁电沉积技术和超声沉积技术,并结合中物院机械制造工艺研究所的研究设备,开展了微细电沉积的初步实验研究,在铜基底上实现了直径25μm、高300μm的微小圆柱的电沉积加工,并通过仿真分析解释了沉积样件直径小于微细电极直径的原因。     

喷射电沉积制备泡沫金属喷嘴型腔流场分析及实验研究

利用有限元分析软件ANSYS,分析了喷射电沉积工艺中不同喷嘴型腔里的流场变化趋势,研究了电镀液在型腔内的压力和速度分布规律.结果表明:无论采用圆形还是扁平形喷嘴在型腔径向截面上压力分布较均匀,速度呈类抛物线形分布;流体的压力梯度和速度梯度随与入口端距离的增大而增加.通过泡沫金属喷射电沉积成形实验验证,显示理论分析与实验结果吻合.     

水导激光耦合装置结构设计及流场仿真

为了进一步降低传统耦合装置的加工成本和制作时间,提升水导激光耦合装置的加工质量和效率性能,根据水导激光微细加工的工作原理,设计出了环形凹槽和等距柱型流道结构的新型耦合装置。通过SolidWorks软件构建轴对称射流水腔的三维数值模型,并用ANSYS Fluent软件对其进行数值模拟流场仿真,分析了水腔内部速度矢量图、流线图和射流出口处气液两相流仿真图。结果表明:在进水口径8 mm、入口速度1 m/s、喷口口径0. 25 mm的设置条件下,水导激光耦合装置各个剖面的速度矢量平稳、紧密,喷口处水流均衡稳定、无波动。该耦合装置结构设计合理可靠,完全能够满足水导激光微细加工设计和使用要求。     

连铸过程液固温耦合计算机仿真软件

在建立连铸过程液固湿耦合分析数学模型的基础上,开发了计算机仿真分析软件,为连铸生产提供了一个计算机“实验平台”,通过仿真分析可部分或全部取代现场试浇,节约了人材物的投入,带来可观的经济效益。     

Numerical simulation of asymmetric fillet weld pool based on temperature field and flow field coupling

The temperature field and flow field were analyzed to solve the problems of unstable penetration and poor forming quality,which always happen in asymmetric fillet welding. In order to explore the effect of the welding parameters on welding and improve the quality of forming,a three-dimensional mathematical model of asymmetric fillet welding was established by using the finite element software COMSOL and the coupling equation. The model was considered about the surface tension gradient,the electromagnetic force,gravity and the effect of temperature,radiation and convection heat on physical properties of the material. The flow field and the growth pattern of the weld pool were analyzed,and the weld pool geometry under different welding currents was compared. The results show that,the thin metal was preferentially penetrated,and with the welding process the weld width expanded until the weld beam was fullpenetration. The heat affected zone was got from weld experiments,its shape and size agreed well with the simulation results,which verifies the validity of the theoretical analysis.     

电磁搅拌作用下弧形结晶器流场的数值模拟

研究了双侧孔浸入式水口条件下,弧形结晶器内流场受电磁搅拌作用的影响。建立了圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程的电磁场和流场数学模型,分别采用有限元和有限体积法进行数值求解,讨论不同电参数下结晶器内流场分布特点。结果表明：电磁力在水平面沿圆周方向呈非对称分布,竖直面上呈“中间大,两头小”分布;电磁搅拌作用使得结晶器内流场除出现上回流区外,还产生主回流区和下回流区,促进钢水流动,有利于等轴晶的形成和热传递;励磁电流强度是影响电磁搅拌作用的主要因素,频率的影响效果有限,最佳搅拌参数是[I＝200 A,][f＝3 Hz。]     

Effect of turbulent flow on electromagnetic elimination with high frequency magnetic field

1 Introduction The application of the electromagnetic body force to separate non-metallic inclusions was proposed by ALEMANY et al[1,2]. And ASAI et al have measured the migration velocity of polystyrene particles in a sodium chloride aqueous solution, in which a DC electric field and DC magnetic field were simultaneously imposed. They found that the direction of migration is opposite to the electromagnetic force and the migration velocity agrees well with the values calculated from the …     

基于LS-DYNA的铝合金板材电磁成形过程模拟及实验研究

研究了汽车用铝合金板材电磁成形塑性变形过程,采用LS-DYNA有限元分析软件进行1 mm厚的AA6014铝合金板材电磁成形变形过程的分析,并将模拟结果与实验结果进行对比分析。结果表明,板料首先在对应线圈半径的1/2附近开始变形,然后由于惯性作用带动中心区域材料进行变形,直至板料的初始动能逐渐耗散,最终变形为一个类似锥形件。当电容为2370μF,电压分别为4和3 kV时,电磁成形实验深度测量结果为49.61和40.26 mm,模拟结果为48.25和35.11 mm;板料变形最大区域的厚度实验结果为0.71和0.78 mm,模拟结果为0.70和0.79 mm,实验与模拟结果的厚度误差为0.01 mm。通过研究结果对比分析,获得了铝合金电磁成形塑性变形的过程,进一步为铝合金电磁成形工艺研究和应用提供了参考。     

HFW管高频感应加热过程电磁热耦合数值模拟

以提高直缝焊管质量为目的,重点研究了高频感应加热过程中热影响区的温度分布对焊缝质量的影响.针对高频感应加热的特点,对ANSYS有限元软件进行了二次开发,在应用物理环境法的基础上,利用APDL语言编制了直缝焊管高频感应加热过程中电磁热耦合的命令流程序,建立了三维有限元模型,分析了电磁场和温度场的分布规律.对某厂生产的219mm钢管模拟分析,综合考虑不同的磁棒分布形式对加热效率影响和自身冷却条件.结果表明,阵列式分布的小磁棒较好,这正是与生产实际相符合的.     

Effect of coupling between melt shape and temperature field on electromagnetic shaping

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓａｐ ｐｌｉｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｉｎｇａｌｕｍｉｎｕｍｉｎｇｏｔｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎｉｎ 1980 ,ｉｎｗｈｉｃｈｌｏｗｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｆｒｅ ｑｕｅｎｃｙｗａｓｕｓｕａｌｌｙｓｅｌｅｃｔｅｄ[1～ 5] .Ｉｎｏｕｒｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ,ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈａｐｉｎｇｏｆｂｌａｄｅ ｌｉｋｅａｎｄｔｈｉｎ ｐ…     

基于多场耦合分析的TC4叶片精锻成形的微观组织模拟

针对TC4钛合金叶片精锻过程,运用三维刚粘塑性有限元模拟方法,采用能反映微观组织演变对材料流动应力影响的本构关系和Yada形式的微观组织预测模型,实现了TC4叶片精锻过程的有限元变形-传热-微观组织演变耦合分析,模拟预测了叶片精锻成形的微观组织,获得了叶片精锻成形的晶粒尺寸和体积分数的分布规律,并分析了变形温度对晶粒尺寸和体积分数的影响,为合理确定叶片精锻工艺和控制叶片质量提供了一定的依据。     

圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场、流场的数值模拟

对圆坯连铸结晶器电磁搅拌电磁场及流场进行了数值模拟.分析了不同搅拌频率对结晶器内电磁场及流场分布的影响,得出了电磁场及流场特性与搅拌频率的关系.研究表明搅拌频率的变化对电磁场及流场的影响比较大,采用合适的电磁搅拌频率可以在连铸坯内获得较大的电磁搅拌强度.