测井陶瓷传感器烧结降温过程温度场有限元分析

在陶瓷烧结降温过程中,对不同温度曲线下的温度场分布进行了有限元分析,并将模拟结果进行了对比。结果表明,不同斜率的烧结曲线对陶瓷烧结降温过程中温度场的分布有显著影响,综合考虑时间与烧结性能,采用30°等直线斜率的烧结曲线最佳,下凹的变斜率温度曲线有助于改善烧结性能,上凸的变斜率曲线则相反。     

基于简化热源的金刚石磨粒高频感应连续钎焊温度场仿真研究

针对高频感应连续钎焊温度场有限元仿真多场耦合计算复杂、效率低的问题,提出一种基于高斯分布的高频感应钎焊简化热源模型代替复杂的耦合计算,该模型的参数与感应器结构尺寸以及加热率密切相关。通过与传统电磁场—温度场耦合模型以及试验结果进行对比发现：相对于电磁场—温度场耦合模型,简化热源模型的网格数量和运算时间分别减少26.4%和44.6%,两者的计算结果误差最大为8.02%,而电磁场—温度场耦合模型获得的温度分布和加热曲线更接近试验测试结果;基于简化热源模型的高频感应连续钎焊温度场仿真结果与试验值之间的误差为10.1%,表明该模型能较好地预测移动感应加热的温度;移动感应钎焊仿真结果显示,扫描速度对工件残余应力的影响比较显著,而钎焊温度对工件残余应力的影响不明显。     

扫描电子束钎焊温度场数值分析

根据不锈钢毛细管板结构的钎焊特点,建立了扫描电子束钎焊温度场三维有限元分析模型。有限元计算结果与试验结果一致,证明所建立的温度场模型是合理的。利用该模型预测了束斑直径、扫描半径和束流三个工艺参数对扫描电子束钎焊温度场的影响。结果表明:大束斑直径、大扫描半径和小束流的扫描方式可以获得钎焊所需的局部均匀的温度场。利用有限元分析得到的优化工艺参数对毛细管板结构件进行了扫描电子束钎焊试验,获得了良好的钎焊接头。     

PLA材料在熔融沉积过程中的温度场分析

采用有限元的方法进行3D打印过程的模拟,建立了熔融沉积成型(FDM)有限元仿真模型,对PLA材料在FDM成型过程中进行了温度场分析,得到了在不同方向、不同时间的温度变化曲线。温度的变化对成型件的精度有重要影响。     

基于ANSYS热轧钢板快速冷却温度场研究和应用

建立钢板瞬态温度场有限元分析模型,对钢板快速冷却过程进行了温度场模拟,得到了钢板在水冷和空冷条件下的瞬态温度场的分布,以及温度时间全历程曲线,通过对结果的分析,优化了冷却过程工艺参数,为进一步提高钢板的性能与质量提供了理论依据。     

大尺寸液冷侧板真空钎焊工艺设计

通过对大尺寸液冷侧板真空钎焊结构工艺性分析,进行减重的工艺设计,并进行热分析计算,确定减重方案。通过对减重后的大尺寸液冷侧板进行温度场测试,根据温度场测试结果,确定真空钎焊焊接工艺曲线。通过应用减重工艺设计,大尺寸液冷侧板温度场测试后,确定的真空钎焊焊接工艺曲线,进行产品焊接试验,焊接后产品焊接强度性能和耐压性能达到指标要求,满足实际生产需要。     

基于ANSYS的低压注塑料桶感应加热温度场数值模拟

根据电磁场与温度场有限元数学模型,利用有限元分析软件ANSYS对低压注塑熔胶系统中料桶的感应加热过程进行了数值模拟。给出了数值模拟中电磁场与温度场耦合的一般步骤,并讨论了材料的物理参数随温度变化的处理方法。分析了料桶的感应加热过程,得到了料桶的温度分布情况及温度随时间变化的规律。最后通过实验进行了验证,为温度测量与控制提供一定的依据。     

磨齿温度场的有限元分析

以Y7125磨齿机磨削淬硬齿轮为研究对象，借助有限元分析软件ANSYS平台，对磨齿过程温度场进行了仿真，得出不同磨削深度下的磨削温度分布曲线，并与解析解进行了比较，从理论上证明了仿真结果的可靠性，为研究磨齿温度场提供了一种新的方法。     

SiC／Fe／SiC连接件高温温度场分布的计算

采用有限元方法对SiC／Fe／SiC高温钎焊连接件进行了三维温度场分布的有限元计算分析,以期对该连接件热力耦合条件下的应力分析提供热分析结果,计算表明,在连接件的边界、棱角处由于其曲率半径的影响,使得该区域具有较高的自由能,温度较其他区域高。     

机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真

基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三维瞬态温度场和应力场的仿真与分析。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220℃;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程;制动盘系统各部分的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。     

脉冲激光逐层钎焊金刚石-镍铬合金工艺研究

基于脉冲激光加工时的低能量输入和较小的热影响优势,将其应用到金刚石磨粒的钎焊过程中,以实现多层金刚石磨粒的逐层钎焊成形。通过单道及单层脉冲激光钎焊试验,研究了工艺参数对钎焊成形及对金刚石损伤的影响规律,并优选出较好的工艺参数进行了多层钎焊试验。研究结果表明：在脉冲激光钎焊成形过程中,工艺参数的变化主要通过改变峰值功率密度和线能量密度来影响钎焊成形和金刚石损伤形态。输入的能量密度不足时,钎焊道及钎焊层易出现熔融球、金刚石聚集、熔合不充分、不连续及不平整等现象;输入的能量密度过大时,易出现金刚石损伤、粉末材料及金刚石流失逃逸等现象。当线能量密度为14～25 J/mm²、峰值功率密度在5×10⁵～1.5×10⁶ W/cm²时,可得到平整性良好和金刚石磨粒形态良好的钎焊形貌,且在此参数范围内优选的参数条件下实现了多层结构的逐层钎焊成形,得到了较好的表面成形形态及较低的金刚石损伤形态。多层钎焊试块弯曲试验结果表明,钎焊层与基体之间具有较好的结合强度,未出现钎焊层剥离现象。     

激光钎焊多层金刚石磨粒Ni-Cr合金成形工艺研究

为实现多层金刚石磨粒逐层激光钎焊成形,从单道扫描到单层扫描,再到多层扫描,系统研究了镍铬合金与金刚石磨粒的多层激光钎焊工艺。通过提取钎焊道与层的截面成形特征参量,对钎焊层截面成形质量进行参数化评价,并结合钎焊层表面形态,对钎焊层综合成形特性进行评价和讨论,研究了工艺参数对钎焊成形的影响。研究结果表明：激光功率与扫描速度是影响钎焊成形的重要因素,不仅影响着合金粉末的熔合程度、熔池宽度,还影响金刚石的分散状态和钎料对金刚石的浸润包裹性,最终影响钎焊层的平整性。当道与道之间的搭接率为30%~40%时,钎焊成形质量较好。在采用逆向扫描策略,扫描道数为10、固定激光功率为700 W、扫描速度为15 mm/s、光斑直径为1.5 mm、搭接率为30%的条件下,实现了多层磨粒的激光逐层钎焊成形,钎料对金刚石浸润包裹充分,钎焊层中间区域平整连续,整体成形质量好。     

Numerical analysis of Nd:YAG pulsed laser polishing CVD self-standing diamond film

Chemical vapor deposited(CVD) diamond film has broad application foreground in high-tech fields.But polycrystalline CVD self-standing diamond thick film has rough surface and non-uniform thickness that adversely affect its extensive applications.Laser polishing is a useful method to smooth self-standing diamond film.At present,attentions have been focused on experimental research on laser polishing,but the revealing of theoretical model and the forecast of polishing process are vacant.The paper presents a finite element model to simulate and analyze the mechanism of laser polishing diamond based on laser thermal conduction theory.The experimental investigation is also carried out on Nd:YAG pulsed laser smoothing diamond thick film.The simulation results have good accordance with the results of experimental results.The temperature and thermal stress fields are investigated at different incidence angles and parameters of Nd:YAG pulsed laser.The pyramidal-like roughness of diamond thick film leads to the non-homogeneous temperature fields.The temperature at the peak of diamond film is much higher than that in the valley,which leads to the smoothing of diamond thick film.The effect of laser parameters on the surface roughness and thickness of graphite transition layer is also carried out.The results show that high power density laser makes the diamond surface rapid heating,evaporation and sublimation after its graphitization.It is also found that the good polish quality of diamond thick film can be obtained by a combination of large incident angle,moderate laser pulsed energy,large repetition rate and moderate laser pulse width.The results obtained here provide the theoretical basis for laser polishing diamond film with high efficiency and high quality.     

基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能

利用粉末注射成形和真空钎焊技术制备了一种新型金刚石砂轮,制备的新型金刚石砂轮具有金刚石把持力大、金刚石微刃有序排布等特点。进行了基于新型金刚石砂轮的Al2O3陶瓷磨削性能研究。实验结果表明：相对于普通树脂结合剂金刚石砂轮,新型金刚石砂轮磨削Al2O3陶瓷的加工表面形貌完整性较好,宏观裂纹和表面损伤相对较少;表面粗糙度较小,当进给速度为40mm/s、磨削深度为40μm时,加工表面粗糙度Ra在0.68μm左右;在相同实验条件下,新型金刚石砂轮的磨削力减小了12%~17%,磨削温度降低了80~120℃。     

钎焊气氛对金刚石磨耗特性的影响

采用NiCr合金钎料,通过Ar气保护和真空钎焊的方法制备了钎焊金刚石耐磨性试件,并研究了钎焊气氛对金刚石磨耗特性的影响。结果表明：在试验条件完全相同的情况下,不同的钎焊气氛导致金刚石磨耗特性不同,即经真空钎焊金刚石的磨耗特性表现为破碎方式,而经Ar气保护炉中钎焊金刚石的磨耗特性初始表现为磨耗平台方式,其后随着磨耗平台面积的增大,金刚石出现破碎。最后采用Ar气保护和真空钎焊方式制作了金刚石套料钻并进行了钻削试验,由于磨耗特性的不同,Ar气保护炉中钎焊套料钻较真空钎焊套料钻具有更长的使用寿命。     

钎焊金刚石工具钎焊强度评价的研究

利用高频感应钎焊技术,在不同的钎焊时间和真空度条件下制备金刚石工具试样,在自制的装置上测试试样单颗金刚石磨粒的剪切破坏力大小。结合对破坏颗粒的微观观察发现,金刚石磨粒在受剪切力时一般有三种破坏形式:滑移、折断和拔出。由此得出:制备钎焊金刚石工具应选用高级别的金刚石磨粒及高真空度下较长时间的钎焊。     

钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响

主要利用Cu-10Sn-5Ti钎料粉末,在空气、Ar气保护和真空气氛下分别对金刚石进行钎焊试验,通过扫描电子显微镜观测金刚石钎焊形貌、X射线衍射仪分析界面生成物成分、激光拉曼光谱仪检测金刚石石墨化程度、磨损试验分析金刚石破损形式等手段,考察研究不同钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响。试验结果表明,在空气中钎焊时,钎料粉末出现了一定的氧化,生成的氧化膜阻碍了界面反应的充分进行,对钎焊性能有一定的影响,金刚石也出现了较严重的热损伤,磨削过程中出现了少数部分颗粒脱落的情况;而在Ar气保护和真空钎焊时,钎料充分润湿和铺展,实现了对金刚石的高强度把持,金刚石石墨化程度很小,金刚石主要经历了完整、小块破碎、大块破损、磨平等正常磨损形式,金刚石利用率高。     

铍材激光钎焊温度场和应力场的数值模拟

在综合考虑激光钎焊熔池表面形状和几何参数的基础上,建立了适合于铍材激光钎焊的表面双椭圆热源分布模型;通过对数值模拟与试验获得的熔深、熔宽等参数的对比,可知计算结果与试验结果吻合较好,说明双椭圆表面热源模型能够较好地模拟铍环钎焊.通过对焊接加热和冷却过程中铍环焊缝附近应力状态变化的比较,发现凝固过程中最大轴向拉应力和最大环向拉应力均位于焊缝中心,这正是焊缝中心较易形成凝固裂纹的主要原因.     

金刚石表面的膜层沉积处理及其感应钎焊的研究

将热丝化学气相沉积(HFCVD)处理的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石工具。HFCVD处理试验中,混合气为H2和CH4(体积流量比为100∶1.5),炉内压力为2.0kPa,700℃下处理45min后,在金刚石表面沉积了一层非晶碳膜。感应钎焊HFCVD处理的金刚石显示,出露部分的金刚石棱边能保持良好的锋利性;浸没在钎料层下面的金刚石表面形成了有均匀孔隙且形状不规则的铬碳化合物,液态钎料充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。3种金刚石磨料感应钎焊制作的金刚石磨盘的高效重负荷石材磨削试验显示,HFCVD处理的金刚石的整体破碎率和脱落率最低。     

Box-Behnken试验设计法分析激光诱导金刚石石墨化后材料去除深度研究

金刚石的加工制备一直以来被学术界和工业界高度关注。针对金刚石的高效去除方法——激光加工,研究激光参数对金刚石去除量的影响,并采用Box-Behnken试验设计法建立金刚石去除深度与各激光参数之间的拟合关系式,实现金刚石激光加工的可控去除及预测。