煤液化弯管冲蚀磨损的数值模拟研究

针对煤液化工业管道系统中弯管部位的冲蚀磨损问题,通过二次开发将磨损模型嵌入到FLUENT中模拟计算磨损率大小及磨损位置,将计算结果与试验数据相对比以验证模型的正确性,再将磨损模型应用到煤液化管道的冲蚀磨损预测研究中。结果表明:煤粉直径小于80μm时,磨损率随着粒径增大明显降低;最大磨损率与冲击速度成指数增长;最大磨损率随着管道弯曲角度增大而降低;弯径比为3时磨损率较小且磨损分布均匀。     

投球式滑套球座冲蚀磨损及评价方法研究

流体携砂冲蚀球座易导致投球滑套密封失效,而投球滑套的密封性能是影响水平井裸眼分段压裂完井技术的关键因数之一。为研究投球滑套密封的冲蚀磨损失效,依据投球滑套的实际工况,基于流体力学、切削变形理论和试验数据,建立一套适用于球座冲蚀磨损仿真分析规范及评价方法。基于上述规范及方法,利用流体软件实现锥度球座的结构优化。结果表明,球座最大冲蚀磨损率主要分布于漏斗形锥面变径处;随着球座锥度的增加,最大及平均冲蚀磨损率也相应地增加,并呈现出二次函数的变化趋势。     

装备修复用铜合金涂层制备方法及应用研究

目的为解决某型舰水泵叶轮轮毂等装备关键部件修复的难点问题,对电弧喷涂制备的铜合金涂层进行了重点研究。方法通过光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、拉伸试验机、磨损试验机等对所制备的涂层的显微形貌、显微硬度、结合强度、抗冲蚀性能等进行了评定。结果采用电弧喷涂技术制备的铜合金涂层组织致密,涂层与基体之间的结合强度平均值为18.58 MPa,显微硬度平均值为187.5HV0.3,高于基体硬度,孔隙率平均值为4.1%,冲蚀角为30°和90°时,铜合金涂层的磨损质量分别为0.024 g和0.020 g,显示出优异的耐磨抗冲蚀性能。结论采用电弧喷涂技术在水泵叶轮轮毂表面制备了铜合金涂层,不仅恢复了原设计尺寸,而且大幅提升了水泵叶轮表面的耐磨抗冲蚀性能,同时基体不产生变形,不需要进行动平衡试验,节能节材,预计使用寿命可提高3倍以上。该技术可为大、新型装备其他关键铜质部件维修保障提供新思路和新方法。     

冲蚀角对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮涂层去除及重涂附着力的影响

为解决飞机CFRP蒙皮涂层高效去除问题,改善重涂涂层附着力,采用塑性磨料射流加工方法对CFRP蒙皮损伤涂层去除,通过分析单颗磨料的速度和冲击力,研究不同冲蚀角度下磨料对涂层的冲蚀行为,探究塑性磨料射流冲蚀角对表面形貌、去除机制、材料去除率、接触角与表面自由能及重涂涂层的附着力方面的影响。结果表明：塑性磨料对涂层的冲蚀机理为塑性变形去除,在30°～70°冲蚀角下,磨料对涂层的冲蚀模式为滑擦、耕犁和切削。随着冲蚀角的增加,颗粒的切向分力减小,法向分力增加,法向冲蚀的冲蚀模式为剪切和挤压变形去除材料去除率递减。在所选冲蚀角范围内,当冲蚀角为30°时,聚氨酯涂层的材料去除率最大。随着冲蚀角的改变,表面粗糙度、润湿性和表面自由能发生变化,当冲蚀角为70°时,重涂后的涂层附着力较好,较初始涂层附着力提高28%左右。研究成果可为飞机CFRP蒙皮涂层的高效去除及附着力的改善提供参考。     

钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究

目的 解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。方法 采用显式动力学有限元分析手段,结合Johnson-cook材料模型和应变累积失效模型,对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。结果 在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时,最大冲蚀应力呈现一定波动性。当颗粒在法向连续冲击时,靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。在不同入射角度下,多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。在入射角90°和入射速度130 m/s下,当颗粒尺寸从50 μm增至150 μm时,最大冲击坑深度从3.124 μm增至8.997 μm。当颗粒尺寸超过100 μm后,由于加工硬化机制的影响,后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。在冲角为30°下,当摩擦因数从0增至0.2时,颗粒动能损失增大了22.69%。随着入射角度的增加,摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。结论 从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响,明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。     

风力机叶片涂层冲蚀磨损实验装置的设计

风力发电机叶片在风沙环境中运行时会受到挟沙风的冲蚀,导致叶片表面涂层损毁并且降低叶片使用寿命,同时也增加叶片的维护成本。为了探究风力机叶片受挟沙风冲蚀磨损情况,研制一种涂层冲蚀磨损实验装置,该实验装置以压缩空气为动力,通过压缩空气气管接通气源。压缩空气在冲蚀管中建立工作压力,在冲蚀管内完成沙料和压缩空气充分混合,形成高速运动的挟沙风;再利用PLC控制步进电动机转速,通过螺旋推进器进行输沙率控制,由冲蚀管喷嘴喷出,喷射到风力机叶片模型表面对其进行冲蚀磨损实验。该冲蚀装置可实现多种冲击风速、携沙量、冲击角度的多工况磨损实验,能够提供较为精确的实验数据。     

跑粗对加压过滤机的影响及处理

主要介绍选煤系统跑粗对加压过滤机压轴及冲蚀磨损的影响，并从选煤工艺角度提出了应对措施。     

高炉煤粉喷枪破损机理分析

高炉喷煤是现代高炉冶炼的一项重大技术革命,煤粉喷枪寿命直接影响喷煤操作与高炉正常生产,因此探索喷枪破损机理、研制长寿命喷枪成为高炉喷煤技术的重要课题。作者对某高炉实用喷枪进行跟踪监测,在正常工况下,材质为1Cr18Ni9Ti的喷煤枪平均寿命为32天。失效原因为表面氧化和煤粉流冲蚀磨损所致。本文从反应热力学分析了喷枪外表面氧化损坏机理,并由微切削理论解释了喷枪内壁出现沟状磨损痕迹及气固两相流动导致喷枪下半部分先磨损破口的原因。     

磨料水射流的切割机理

用磨料水射流对材料进行切割实质上是一个冲蚀作用过程。本文根据磨料颗粒对脆性材料的切割过程,研究了磨料水射流的切割机理,即对物体在磨料水射流冲蚀作用下表面所受的压力及分布、冲蚀破坏的方式及特点进行了探讨,并分析了磨料颗粒的密度、速度及尺寸对磨料水射流冲蚀能效的影响。