金属凹模中半埋藏环形裂纹电磁热止裂的数值模拟

采用有限元方法研究了带半埋藏环形裂纹的Cr12MoV圆筒形凹模的电磁热止裂问题 ,建立了超强脉冲电流放电瞬间 ,环形裂纹尖端附近电场、温度场和热应力场的藕合关系。数值模拟分成热—电藕合 (焦耳热问题 )和热—机械藕合两个过程来实现 ,通过数值解析轴对称模型 ,给出了脉冲放电瞬间Cr12MoV凹模中电流—温度—热应力的求解过程 ,得到了脉冲放电瞬间带半埋藏环形裂纹凹模的温度场和热应力场。     

脉冲放电裂纹止裂处的热处理研究

对含有裂纹的金属构件进行脉冲放电止裂时，裂纹尖端由于电流的绕流热集中效应，在瞬间使裂尖熔化形成焊口。由于裂尖附近超快速加热和冷却，金属材料完成了一次超高速冲击淬火。采用数值模拟计算了脉冲放电超快速加热时裂纹尖端温度、温度梯度场；通过脉冲放电止裂试验研究了裂尖超高速淬火全过程。通过对止裂后裂尖的金相组织观察和微观机理分析发现；超细化的条状马氏体、极少量残留奥氏体和细颗粒碳化物的出现明显提高了裂纹尖端的硬度、韧性和耐磨性。     

金属构件内埋藏椭圆形斜裂纹脉冲放电瞬间温度场的分析

采用数值分析的方法,研究了含埋藏椭圆形斜裂纹的金属构件放电瞬间的温度场,建立了带有空间裂纹的三维有限元分析模型。模拟了利用电磁热效应进行裂纹止裂的过程,得到埋藏椭圆形斜裂纹在不同倾斜角度情况下脉冲放电瞬间温度场的分布状态,给出了电流密度矢量图,分析了裂纹面倾斜角度对温度场的影响规律。计算结果表明,当通入的脉冲电流密度一定时,电流方向与裂纹面方向的夹角是影响止裂效果的关键因素。研究中同时采用ZL-2脉冲放电装置,完成了冷作模具钢模具中裂纹的电磁热止裂。     

9Cr2凸模半埋藏疲劳裂纹电磁热止裂的实验与模拟研究

电磁热效应止裂技术的发展为金属模具中半埋藏裂纹的止裂问题提供了有效的解决途径。文章采用实验和数值模拟分析方法研究了对带有半埋藏裂纹的9Cr2凸模进行脉冲放电,实施电磁热止裂。实验结果表明,脉冲放电瞬时半埋藏裂纹尖端附近金属温升超过熔点,裂尖熔化形成焊口,并且由于裂纹是半埋藏状态,熔化的金属在裂尖处形成堆焊,其周围发生有利于遏制裂纹扩展的组织细化,有效地遏制了裂纹的扩展;数值模拟结果表明,脉冲放电瞬间,裂纹尖端附近很小的区域内,温度和温度梯度变化极大,裂纹尖端金属迅速熔化,导致半埋藏裂纹尖端曲率半径增加几个数量级,数值模拟分析结果与实验结果相吻合。     

低合金模具钢脉冲放电止裂的宏微观分析

在已形成裂纹的低合金钢冲模凹模上取样 ,对裂纹尖端实施脉冲放电止裂后的止裂效果进行了宏观和微观分析得知 ,脉冲放电止裂不仅钝化了裂纹 ,而且使止裂处的金属组织细化 ,显著地提高了抗断裂能力     

构件中半埋藏裂纹在线止裂及力学性能分析

依据热-电耦合数值分析结果选择合适的脉冲放电电压,应用ZL-2超强脉冲电流发生装置,对带有半埋藏裂纹的45号试件进行拉伸载荷下脉冲放电止裂研究。放电止裂后,裂纹尖端瞬间熔化、钝化,达到了裂纹止裂目的。止裂中,试件在拉伸载荷作用下没有瞬间开裂。对止裂前后的拉伸试件通过冲击试验机、扭转试验机进行了冲击和扭转力学性能测试。研究结果表明,电磁热裂纹止裂可以有效提高试件的抗冲击和抗扭力学性能。     

单边裂纹电磁热止裂的动力学效应

对超强脉冲放电止裂瞬间产生的动力学效应及其对裂纹尖端的影响进行研究,通过位移势函数的求解给出准稳态各应力应变分量;通过拉氏变换得出具有动力学效应下的各应力应变分量。以单边裂纹的无限大薄板为例,具体计算出瞬时点热源下的准稳态和动力学效应两种情况下的裂纹尖端局部区域的应力及变化。研究结果表明,在点热源产生的很短时间内,动力学效应会在裂尖附近由于"热击"产生压应力的突变,带有惯性项的动力学效应能更有效的遏制裂纹的扩展。     

GCr15凹模淬火裂纹止裂处的显微组织分析

对GCr15冷冲凹模淬火裂纹尖端进行脉冲放电止裂，放电时裂纹尖端熔化形成焊点和高压应力区，使裂纹尖端钝化，达到止裂目的，由于脉放电超快速加热和冷却，在裂纹尖端处实现了冲击淬火，得到了超细化的隐晶马氏体和细粒碳化物，硬度提高到HV900－1200。     

含单边裂纹构件脉冲放电止裂相变应力分析

对含单边裂纹的40Cr Ni Mo钢构件进行脉冲放电止裂,分析了脉冲放电止裂后结晶区、相变区和基体区的显微硬度变化。结果可知,止裂后的裂纹尖端变得圆钝,曲率半径增大,应力集中得到消除,有效地阻止了裂纹的继续开裂;结晶区晶粒得到细化,相变区晶格畸变及位错密度增大导致塑性变形抗力增大,两者的显微硬度得到了不同程度的提高。应用Eshelby等效夹杂原理对脉冲放电止裂后单边裂纹尖端发生组织转变的相变应力进行了理论和数值计算,最终获得相变应力的计算方程;采用ANSYS有限元软件对于含单边裂纹构件脉冲放电止裂进行数值模拟,验证体积变化和屈服强度变化对相变应力的影响。最后,简述了含单边裂纹构件脉冲放电止裂技术对于异种材料焊接裂纹的止裂修复工程应用。     

电磁热止裂强化与裂纹力学特征关系

对比分析脉冲放电对Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型裂纹的止裂强化效果。数值模拟和实验研究发现,电磁热止裂强化与裂纹的力学特征关系不大,适合于各种受力状态下的裂纹止裂强化。脉冲放电瞬间,裂尖处温升超过材料的熔点使其熔化,在裂纹尖端处产生强大的热压应力场,试件冷却后,裂纹尖端3个方向均产生残余压应力,使Ⅰ型裂纹试件抗拉强度、Ⅱ型裂纹试件冲击韧性、Ⅲ型裂纹试件扭转强度均有所提高。     

脉冲放电对焊接接头的强化分析

对含有裂纹的16Mn焊接接头脉冲放电后的拉伸过程进行了数值模拟,分析了脉冲放电强化对裂纹前缘应力状态的影响.数值分析表明,经脉冲放电强化后,焊接接头受拉时裂纹前缘处的应力集中降低,抗拉性能得到了提高;对含有裂纹的16Mn焊接接头试件进行脉冲放电和拉伸性能试验.结果表明,通过脉冲放电强化,裂纹前缘钝化并产生了硬而韧的白亮层组织,试件的断口变得均匀、拉伸性能平均提高了17.8%.数值模拟和试验证实了电磁热止裂技术对降低焊接接头应力集中、提高其抗拉性能的有效性.     

Study of the dependences of the characteristics of a pulse discharge current vs the phase state of a liquid-metal conductor

The characteristics of a pulse discharge current flowing through a conductor made from Al-7% Si alloy within the temperature range of 700–500°C are experimentally investigated. It is found that the cooling and phase transition of a conductor from a liquid to solid state is accompanied by the contraction of the amplitude of the pulse sine wave current, by the increase of the damping decrement and of the oscillation period, and by the displacement of the oscillatory spectrum to an area of lower frequencies. A peculiarity of the temperature dependences of the pulse characteristics is the occurrence of discontinuities and excesses at the characteristic liquidus and solidus points. It is assumed that the observed changes are due to the increase of the active resistance and reactance (inductive) components of the full resistance during the cooling and solidification.     

汽车空调平行流多孔管的连续挤压技术

为了解决汽车平行流多孔管连续挤压过程中模具孔针断裂和产品焊合质量不好的问题,采用LLJ300铝连续挤压机,研制成功了具有凸模侧面加强筋、预成型模和具有分流通道的汽车空调平行流多孔管连续模具和腔体,有效解决了平行流多孔管连续挤压过程中存在的技术难题,并已应用于工业化生产.     

Effect of welding current and speed on occurrence of humping bead in high-speed GMAW

The developed mathematical model of humping formation mechanism in high-speed gas metal arc welding (GMAW) is used to analyze the effects of welding current and welding speed on the occurrence of humping bead. It considers both the momentum and heat content of backward flowing molten jet inside weld pool. Three-dimensional geometry of weld pool, the spacing between two adjacent humps and hump height along humping weld bead are calculated under different levels of welding current and welding speed. It shows that wire feeding rate, power intensity and the moment of backward flowing molten jet are the major factors on humping bead formation.     

40GrNiMo试件单边裂纹在线止裂及组织分析

对带有单边裂纹的40GrNiMo金属薄板试件进行了脉冲放电在线止裂实验研究。在超强脉冲电流作用瞬间,单边裂纹尖端熔化、裂尖钝化,曲率半径增加了2～3个数量级,并在裂纹尖端处产生热压应力场,达到了遏制裂纹扩展的目的。止裂前后裂纹前缘的微观组织对比分析发现,止裂后裂尖处组织更加均匀细小,且裂尖处Cr原子数量增加,其他元素与Cr生成更多的合金组织,得到强韧性均高的微观组织,提高了止裂后构件的力学性能。     

Numerical simulation of current distribution in metal pad of aluminum reduction cells

Based on the numerical calculation of 3-D potential distribution in aluminum reduction cells, current distribution in the metal pad is calculated under the following conditions： 1） pot ledge ideally formed; 2） ledge extension to below anode; 3） different metal heights; 4） AC and 5） Spike. It is found that Jy in metal pad increases first to a highest point and then decreases along anode length. At normal status, the largest Jy is about 0.4 A/cm^2 and it locates at about 2/3 of anode length. With longer ledge, the maximum value of Jy decreases and its position moves center-ward. The longer the side ledge, the larger the negative current flowing center-ward at side channel. Jy in metal pad increases with anode length and it is not affected by metal height; while Jy increases with metal height. At AC, current flows toward metal under new anode. At spike, current concentrates at spike rather than evenly distributes. Normally, Jy is almost negligible in metal pad.     

Analysis of the pulse current behavior in a massive cylindrical conductor at the electric current treatment of a melt

The spectral analysis results for the time dependences of the pulse current at the electric current treatment of the melt are shown. It is established that the most favorable conditions of treatment are reached at the oscillating discharge mode. The possibility to control the parameters of the impact by means of the duration of the current pulses is shown.