Cr12模具钢裂纹电磁热止裂的研究

采用脉冲电流发生装置对Cr12模具钢中裂纹进行了脉冲放电止裂。放电后,裂纹尖端金属熔化形成焊口和压应力区,使裂纹尖端钝化,达到了止裂的目的。同时在裂纹尖端处得到了超细化的隐晶马氏体和细粒碳化物等微观组织,极大提高了裂纹尖端处的硬度、强韧性和耐磨性。     

3Cr2W8V热疲劳裂纹的止裂与修复

运用电磁效应理论最新研究成果,采用脉冲放电方法,对3Cr2W8V热挤压凸模的热疲劳裂纹实施了止裂试验。止裂后的裂纹尖端变得十分圆整。达到了钝化止裂的目的。显微组织分析证明：止裂处出现了强韧性极高的超细化组织,改善了裂尖处的机械性能。止裂也为热疲劳裂缝刷镀修复创造了理想的先决条件。     

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。     

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。     

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。     

单边裂纹电磁热止裂强化的残余应力分析

建立带有单边裂纹的无限大金属薄板模型,给出脉冲放电瞬间的温度场,应用一维条件下的热弹塑性理论,导出了单边裂纹金属构件电磁热止裂后的一维残余应力解;对带有单边裂纹的导电薄板脉冲放电后裂纹尖端产生的残余应力进行数值分析,理论与数值分析结果基本吻合;对40CrNiMo试件的残余应力超声波无损检测发现,止裂后残余应力变大。研究表明,在对带有单边裂纹的导电薄板进行电磁热止裂时,裂纹尖端周围温度急剧升高,使得裂纹尖端受热膨胀,由于裂尖受到周围材料的刚性约束,在受热和冷却过程中会残留一个压缩塑性应变,其产生的残余应力可有效的抑制裂纹扩展。     

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     

脉冲电流对Inconel 625合金裂纹尖端组织及性能的影响

为了降低裂纹的扩展速率并提高其性能,利用高密度脉冲电流对带有预制单边裂纹的Inconel 625进行止裂处理。利用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)对脉冲电流处理前后裂纹尖端微观组织结构进行分析;利用维氏硬度计及拉伸试验机对脉冲电流处理前后试样的显微硬度、抗拉强度及伸长率进行测量。结果表明:脉冲电流处理后裂纹尖端组织由等轴晶转变为枝晶,且在枝晶前方有细小晶区出现,晶粒内部位错密度降低,位错平行排布向晶界处运动。经脉冲电流处理后,裂纹尖端的显微硬度少量增加,在不降低伸长率的同时,试件抗拉强度提升23.85%。     

含有裂纹的Al-Mg合金构件电磁热止裂

利用自行研制的ZL-2型超强脉冲电流发生装置对带有单边裂纹的Al-Mg合金试件进行电磁热止裂实验,并对放电前后裂纹尖端的微观组织进行对比分析;采用热-电-结构耦合的数值分析方法求得放电后试件的电流密度场、温度场及热应力场;从理论上计算放电后的电热应力强度因子。结果表明:放电电压对止裂效果存在最优值;在适当的强脉冲电流作用下,裂纹尖端在小范围内被瞬间强化加热,随后在极大的热压应力作用下快速冷却,组织发生明显变化,晶粒得到细化,并围绕裂纹尖端形成等值压缩热应力,对裂纹尖端有"夹紧"作用,进而阻止裂纹扩展。     

裂纹尖端塑性区对304不锈钢脉冲电流止裂的影响

分别对裂纹尖端附近有塑性区和无塑性区的304不锈钢脉冲电流止裂试样进行了显微观察和纳米压痕试验。结果表明,有裂纹尖端塑性区的304不锈钢,在脉冲电流止裂后,止裂处发生了相变和再结晶,在温度场和应力场共同作用下分别形成了凝固区、细晶区和形变诱发马氏体区;而无裂纹尖端塑性区的304不锈钢,裂纹止裂处只有凝固区。纳米压痕试验表明304不锈钢的疲劳裂纹尖端处具有较大的残余应力,且残余应力随着远离裂纹尖端而迅速衰减;经过脉冲电流止裂后,裂纹尖端形变诱发马氏体的产生导致该处体积膨胀,产生相变应力,增大了裂纹止裂处周边的压应力值,这有利于抑制裂纹的二次扩展。     

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。     

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。     

45钢构件电磁热裂纹止裂后残余应力分析

对带有半埋藏裂纹的45钢金属构件进行电磁热止裂实验发现,止裂后,半埋藏裂纹裂尖处熔化、钝化,并有金属喷射现象;采用超声波对比测试法,分析了止裂前后试件内残余应力的变化情况,实验测得止裂后超声波声程减小,表明试件内部残余应力增大;通过ANSYS有限元软件,采用间接耦合方法,对半埋藏裂纹电磁热止裂过程进行数值分析,得到了止裂后构件内残余应力场的具体类型及分布情况。     

带有埋藏裂纹的焊接接头电磁热强化及力学性能分析

采用ANSYS分析软件对45钢焊接接头电磁热强化过程进行了数值仿真,并对其强化后的温度场和残余应力场进行了分析.结果表明,电磁热强化使焊接接头内部裂纹尖端钝化,减少了应力集中,焊接裂纹尖端形成了3向残余压应力场.通过ZL-2型脉冲放电装置对45钢焊接接头进行了电磁热强化试验,并对其进行了强化前后力学性能对比分析.经过脉冲放电强化后的焊接接头抗拉强度和断后伸长率均有所提高,其力学性能得到了改善.数值分析和试验研究均证实了电磁热强化技术应用到焊接领域的可行性.     

冷作模具钢淬火裂纹的搭桥修复

低合金冷作模具钢多属于高碳钢,淬火中易出现淬火裂纹。对于尺寸较大、形状复杂、加工精度高的冷作模具,因出现淬火裂纹而报废,损失是十分惨重的。如何修复已出现淬火裂纹的模具,是工业生产中急需解决的问题,针对这一情况,提出了对已形成淬火裂纹的冷作模具进行搭桥修复的新思想,并进行了试验研究。即首先对淬火裂纹尖端进行脉冲放电,钝化裂纹尖端,防止裂纹在焊合过程中扩展,然后,对模具表面裸露的淬火裂纹顶部用YG8电极进行火花放电修复,相当于在裂纹顶部搭上一座“桥”。修复后,由于焊合层的内侧也存在类似裂纹尖端的区域,会使模具在工作时引起应力集中。因此修复后再对焊后层与裂纹连接处进行第二次脉冲放电钝化止裂,使焊合层下的裂纹尖端钝化且变成拱形,极大地提高了焊合层的承载能力,实现了对淬火裂纹搭桥式的修复。