基于有限元的激光熔覆温度场分析

采用Ansys有限元软件对激光熔覆Ni60合金过程中热量传递及温度分布进行模拟,在分析过程中采用三维单元,并考虑了材料热物性的非线性特征及对流和辐射的边界条件,建立了有限元模型,得出了熔覆过程中试样表面、端面的温度分布模拟图,分析了激光熔覆工艺参数对试样表面温度场的影响,为制作高性能的耐磨表面合金层选择熔覆工艺参数等提供了依据.     

激光熔覆Co基合金应力场的数值模拟

为了分析co基合金熔覆过程的应力场,建立了激光熔覆预置co基合金粉末过程的三维模型,考虑温度变化对热物理参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件分析了激光熔覆过程中的应力场,并进行了试验验证。结果表明：通过比较分析扫描速度为5mm／s的涂层获得良好的冶金结合;工件残余应力均为拉应力,且最大值出现在z向距表面约2mm处,最大变形量出现在工件的边缘位置;随扫描速度的增加,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明在其它工艺参数一定的前提下,适当降低扫描速度,能有效减小熔覆层的应力集中,获得质量优异的涂层。模拟结果为激光熔覆过程的工业化提供了理论依据。     

6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟

利用连续波Nd:YAG固体激光在6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末，采用ANSYS有限元软件对6061铝合金激光熔覆过程中热量传递及温度场分布进行模拟，在分析过程中采用三维单元，并考虑了材料热物性的非线性及对流和辐射的边界条件，建立了有限元模型，得出了熔覆过程中试样表面的温度分布模拟图.结果表明，温度场模拟等温线呈椭圆形，在移动热源的前方等温线密集，温度梯度较大，热源后方的等温线稀疏，温度梯度较小，熔池内最高温度与激光扫描速度、光斑半径均成反比，与激光功率成正比.模拟结果为陶瓷金属基复合材料激光熔覆工艺参数的优化提供了理论依据.     

熔覆速度对氩弧熔覆铁基合金涂层组织及性能的影响

在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料,用以取代昂贵的整体合金,既可保留低碳钢高塑及韧性的特点,又能大幅提高表面层的硬度和耐磨性,从而达到降本增效的目的．利用氩弧熔覆技术,在廉价的Q235钢材表面制备了铁基合金涂层,并测试了涂层的硬度和耐磨性;研究了熔覆速度对涂层合金的组织、硬度和耐磨性的影响．试验结果表明,采用氩弧熔覆工艺可以在Q235钢基表面上获得与基体结合良好、组织细密且具有较高硬度和耐蚀性的铁基合金熔覆层;适当提高熔覆速度,可使熔覆层组织获得有效的细化,且增大涂层合金的硬度,提高了耐磨性．     

激光熔覆铁基合金涂层研究进展

综述了激光熔覆铁基合金涂层的研究进展,着重介绍了激光熔覆铁基合金涂层的成份设计、组织和性能及体系分类,并指出了激光熔覆铁基合金涂层存在的问题和发展方向。     

激光熔覆钴基合金的光学检测实验研究

为了直观地表达熔池几何特征参数,分析不同工艺参数下熔池的变化特征,提高熔覆质量,针对激光熔覆系统建立了熔池监测系统,对图像处理后,获得熔池的面积,同时对熔覆后的熔覆带界面进行考察.利用该监测系统研究了不同激光功率、扫描速度、预置粉末厚度下,熔池面积、稀释率以及热影响区深度的变化规律.结果表明,熔池面积、热影响区深度以及...     

Q345钢等离子弧熔覆铁基合金涂层组织分析

在Q345钢基体上采用等离子弧熔覆Fe-Ni-Cr-B-Si和Fe-Cr-B-Si两种铁基粉末涂层,制备具有冶金结合的耐磨涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等研究熔覆层的组织,采用X射线衍射仪对涂层进行物相分析,利用显微硬度计测试涂层的显微硬度分布。结果表明:Fe-Ni-Cr-B-Si熔覆层主要为柱状γ-Fe,局部区域为α-Fe和碳化物的网状的共晶组织;Fe-Cr-B-Si熔覆层组织主要为胞状晶,局部区域为网状的共晶组织。两种熔覆层与基材均实现了熔化冶金结合,熔覆层与母材呈联生方式长大,熔覆层的显微硬度可达500~570HV0.2,母材热影响区组织为马氏体和珠光体。     

激光熔覆原位自生TiC-VC复合增强铁基合金层的研究

利用钛铁、钒铁、石墨等组分,采用5kW横流CO₂激光器在低碳钢板上熔覆制备出原位自生TiC-VC复合碳化物颗粒增强Fe基合金层.利用金相显微镜、X射线衍射仪、电子探针及滑动磨损试验机,研究了合金熔覆层的显微组织及性能.研究结果表明,通过钛铁、钒铁与石墨之间的反应,可以得到TiC-VC复合碳化物增强相,细小的TiC-VC复合碳化物颗粒弥散分布在Fe基体之中,合金熔覆层的耐磨性在一定范围内随增强颗粒的增加而提高.     

激光熔覆原位自生TiC-VC复合增强铁基合金层的研究

利用钛铁、钒铁、石墨等组分,采用5kW横流C02激光器在低碳钢板上熔覆制备出原位自生TiC-VC复合碳化物颗粒增强Fe基合金层．利用金相显微镜、X射线衍射仪、电子探针及滑动磨损试验机,研究了合金熔覆层的显微组织及性能．研究结果表明,通过钛铁、钒铁与石墨之间的反应,可以得到TiC-VC复合碳化物增强相,细小的TiC-VC复合碳化物颗粒弥散分布在Fe基体之中,合金熔覆层的耐磨性在一定范围内随增强颗粒的增加而提高．     

钴基合金火焰涂层的激光熔覆与应用

应用高功率CO2激光,对火焰喷涂钴基合金涂层进行激光溶覆处理,可获得成分、显微结构均匀的微细技晶组织,减少了气孔,消除了大块碳化物偏析,从而提高了涂层抗磨及耐腐蚀能力,实现了工业应用。     

等离子熔覆铁基合金＋镍包WC复合涂层热力学分析

基于X射线衍射分析和Thermo-calc软件热力学平衡相计算,研究了在Q235钢基体上等离子熔覆添加的镍包WC含量为10％、30％、50％的铁基合金涂层的组织演变过程和WC含量变化对涂层相的影响,分析了各相的析出规律,并将计算结果与试验结果进行了分析与比较,得出计算结果与试验结果基本吻合．该研究为进一步挖掘涂层组织潜力和改善熔覆工艺提供了理论依据．     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

冻结土壤温度场数值模拟的改进

针对土壤冻结过程的数值分析，基于显热容法用有限差分法构造出热传导方程变空间步长的半隐格式和全隐格式．结合实例分析了FEM和FDM方法造成的‘相变遗漏’，提出一种自调节时间步长、半隐和全隐格式交替使用的方法，使模型求解迭代大为简化，有效避免了‘相变遗漏’引起的温度场分析误差，该方法能够较为精确求解冻土温度场，是对传统方法的有效改进，也为土体冻结及冻胀融沉过程的精确分析创造了条件。     

中间包非等温温度场的数学模拟

利用计算机数学模拟方法,对中间包内钢液温度场进行非等温研究,得出某钢厂4#板坯连铸中间包,挡墙高550 mm、挡坝高350 mm、挡墙距入口处距离800 mm、挡墙与挡坝距离400 mm时的非等温温度场最为优化.液位高800～1 000 mm时,钢液进出口温差在4～6℃左右,温度场较均匀,有效容积相对较大,有利于夹杂物上浮.     

Physical Characteristics of Plasma Cladding Fe-Cr-Nb-Si-Mo Alloy Cladding Layers on Different Substrates

A plasma cladding experiment was carried out to investigate the characteristics(surface hardness,microstructure,friction,wear properties from different substrates to the cladding layer and the bond strength) of plasma cladding Fe-Cr-Nb-Si-Mo alloy cladding layers on different substrates.In order to improve the abrasion resistance of the scraper middle trough,the plasma cladding technique was used to clad the alloy ceramic powder Ig7 on the surface of the middle trough NM450,WH60A,Hardox450,and Weartuf450 to create Fe/Cr/Nb/Mo/ V cladding layer.Based on the experiment results,the microstructure,friction and wear properties of the four cladding layers were analyzed,and the bond strength between the cladding layer and the substrate was also tested.The experimental results show that the main phases of the four cladding layers are martensite and all kinds of metal carbides ((Nb,Mo)C,VC,and Cr_7C_3).WH60A surface cladding layer has shown good friction and wear properties.     

高速棒材热连轧过程温度场数值模拟

通过对高速棒材轧制、水冷和输送等各个环节热传导及边界条件的分析,应用有限差分法建立高速棒材热连轧过程温度场模型,并对整个连轧过程进行了温度模拟计算,获得轧件表面及其内部温度分布规律。结果表明,计算值和实测值有较好的一致性。     

板坯结晶器流场和温度场的数值模拟

结合某钢厂待用的浸入式水口实际情况,用FLUENT软件模拟了板坯结晶器内流体的三维流场和温度场,并着重分析了的流场和温度场分布情况.模拟结果表明,该水口不适合浇注220mm×(1 350-2 300)mm断面.     

架空导线径向温度场的数值模拟

基于二维稳态热传导控制方程,考虑了输电导线主要的发热源和散热途径,形成了一套准确的导线径向温度场数值求解方法,并通过实例应用于JL/LB1A-300/50型钢芯铝绞线。结果验证了导线径向温度差的真实存在且不可简单忽略,并且径向温度分布受导线内不同金属材料的单位体积发热率、绞线间接触情况和外界对流等多方面因素的共同影响。     

玻璃模具的三维不稳态温度场数值模拟

本文采用有限差分法对玻璃模具工作条件下的温度场,进行了数值模拟;建立了模具工作条件下各边界的数学模型;编制了三维不稳态周期变化的柱坐标下模具温度场计算机程序;对模具的实际工况进行了微机现场测温。数值模拟结果与实测结果的比较,得到了较好的吻合。本项研究第一次将玻璃模具在工作条件下的温度变化及分布情况,定量地揭示出来了。本文的成果,可以直接用于指导玻璃模具的设计、生产工艺的制定,并为模具的计算机辅助设计提供了源程序。