粉末温压成形过程中的力学行为

利用MSC/Marc有限元仿真软件,采用基于更新拉格朗日方法的热-机耦合分析方法,模拟了铁基粉末温压工艺过程,研究了压制成形过程中的力学行为.结果表明:对于圆柱形粉末冶金制品,在获得同等压坯密度的情况下,随着润滑条件的改善,压制力、侧压力、脱模力均有所降低,同时压坯应力分布更加均匀,压坯边角处应力集中现象有所缓解,这对于提高压坯性能特别是力学性能十分有利.     

三角形摩擦块粉末压制工艺模拟分析

三角形摩擦块在压制过程中出现裂纹、掉角等缺陷,严重影响压坯的使用性能。采用MSC.Marc软件对三角形铜基粉末冶金摩擦块的压制过程进行有限元模拟分析,研究压制方式、摩擦因数、保压时间等参数对摩擦块的应力及相对密度分布的影响。结果表明:与单向压制方式相比,双向压制制备的粉末压坯相对密度较大,密度均匀性好;摩擦因数对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较大,摩擦因数越小,摩擦块密度均匀性越好,等效应力越小且分布越均匀,而保压时间对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较小。对原压制工艺进行改进,提出较为经济实用的压制工艺方案。     

三角形摩擦块粉末压制模拟分析

三角形摩擦块在压制过程中出现裂纹、掉角等缺陷,严重影响压坯的使用性能。采用MSCMarc软件对三角形铜基粉末冶金摩擦块的压制过程进行有限元模拟分析,研究压制方式、摩擦因数、保压时间等参数对摩擦块的应力及相对密度分布的影响。结果表明：与单向压制方式相比,双向压制制备的粉末压坯相对密度较大,密度均匀性好;摩擦因数对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较大,摩擦因数越小,摩擦块密度均匀性越好,等效应力越小且分布越均匀,而保压时间对摩擦块相对密度和等效应力分布的影响较小。对原压制工艺进行改进,提出较为经济实用的压制工艺方案。     

压制次数对铜基粉末冶金摩擦材料物理性能的影响

粉末压制是粉末冶金工艺关键步骤,压制压力直接影响着粉末冶金压坯的密度,提高压坯密度有助于提高粉末冶金制品的各项力学性能和物理性能。随着压制压力的提高,压坯密度呈现先急增后缓增的趋势,因此压制压力的大小严重影响着粉末冶金制品的性能。然而当压制压力不能使粉末冶金摩擦材料制品达到所需的压坯密度时,增加压制次数也能够在一定程度上提高压坯密度,一般情况下铜粉的屈服强度为200MPa左右,而一般铜基粉末冶金摩擦材料制品所需要的压制压力为600～800MPa,当使用低压压制时为了达到所需的压坯密度、硬度及各项物理性能,可适当增加压制次数,从而同样能达到改善压坯物理性能的目的。     

粉末高速压制成形件密度影响因素分析

成形坯件的密度大小及其均匀性是影响粉末高速压制成品力学性能的重要参数。利用Drucker-Prager Cap模型和瞬态显式动力学有限元方法,得到了压制过程中粉末的密度变化和分布规律;量化分析了边壁摩擦因数、高径比、单位质量能量、初始松装密度对密度大小和均匀性的影响,采用正交试验方法研究了这些因素的敏感性。得到的主要结论包括：密度分布不均主要集中于压坯上下端面边缘处,且其密度差随着压制过程的进行不断增大,压坯越靠近边壁的部分,其密度不均匀性越明显;单位质量能量是影响密度的主要因素,改善边壁润滑条件、高径比和初始松装密度并不能有效提高压坯密度;边壁摩擦因数和单位质量能量对密度均匀性影响最大;密度随着单位质量能量的增大而不断提高,当单位质量能量达到临界值后平均密度不再上升,但是密度均匀性不断改善。     

润滑剂含量对雾化铁粉温压行为的影响

采用水雾化铁粉,分别加入不同含量的润滑剂,以常温压制与温压两种压制方式成形,温压温度为130℃;测量了压坯、烧结坯的密度和弹性后效,并进行了对比与分析.结果表明:润滑剂的适量加入可以提高粉末的流动性以及减小其与模壁间的摩擦力,从而得到更高的压坯密度与烧结密度,加入量最佳值为0.4%(质量分数)左右;同时,温压可提高粉末的生坯密度、烧结密度,并且可以降低弹性后效和脱模力;常温压制的压坯密度和烧结坯密度最高值分别为6.89和7.10 g·cm-3,而温压的则提高至7.06和7.26 g·cm-3.     

钛合金粉末成形技术及数值模拟研究

对TC4粉末压制成形过程中温度和压力对压胚密度的影响进行研究。同时,研究了不同压制条件对压胚密度分布的影响。结果表明,粉体成形过程中模壁摩擦导致了相对密度分布的不同;通过对圆柱体试样压制过程的模拟验证表明,样品沿挤压轴方向上密度分布不均匀,与有限元分析结果一致。     

一种新的双向压制成型方式的研究

采用模体装料补偿的方法,等密度压制硬质合金粉末,改善压坯在压制成型过程中的密度分布,从而降低产品裂纹的倾向。此成型方式对某些外观几何特殊的产品具有较好的成型效果。     

压坯高径比对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末温压过程进行了模拟分析。采用基于更新拉格朗日方法的热—机耦合分析方法分析了不同压坯高径比对压坯性能(相对密度、等效应力)的影响规律。结果显示:在相同的侧压系数下,不同的初始松装高度与压坯直径对压坯相对密度分布影响不大,其分布规律基本一致;随着侧压系数的增大,压坯相对密度分布愈加不均匀,差值越来越大,低密度区域逐渐扩大。对压坯等效应力分布状况进行了研究,结果表明:侧压系数的分布呈X形,与镦粗变形相似,在X形的空心区域等效应力较低,是"摩擦死区",在X形的线区域等效应力较大,是"易变形区";随着侧压系数的增大,摩擦死区逐渐增大,同时随着初始松装高度的增大,压坯等效应力增大。     

采用喷撒工艺制备铁基粉末冶金摩擦材料

研究了喷撒工艺在45钢基体上制备铁基粉末冶金摩擦材料的压制、烧结工艺,分析了工艺参数对铁基粉末冶金摩擦材料性能的影响,对摩擦层与钢板结合强度进行了重点分析.结果表明:试验条件下的最佳生产工艺的预烧结温度1 050℃,保温时间2 h,压制压力500 MPa,终烧结温度1 030℃,保温时间2 h,在此条件下,试样具有较高的硬度、适宜的密度及良好的结合强度.     

车身复杂结构大规模问题的缩减计算

针对车身设计中复杂结构多参数大规模问题,提出了一种基于减基法和有限元的混合算法来进行缩减计算。该方法首先通过计算系统在有限个样本下的响应构造近似解空间,然后基于有限元方法分离出刚度矩阵中的设计参数,接着将矩阵向解空间进行投影,最后构建减缩计算系统。在新参数条件下,通过减缩系统得到大规模问题的响应,极大地提高了结构响应的计算效率。     

金属粉末零件压制过程有限元模拟的研究

论述粉末压制过程的建模理论，建立屈服准则中静水应力影响因子与粉末压坯密度之间的动态关系式。在此基础上，运用有限元方法对回转类粉末压制零件进行计算机模拟，结果印证理论分析，并与实验结果相符。     

粉末成形过程中摩擦行为研究进展

粉末成形过程中的摩擦行为是一个十分复杂的问题,受粉末和模具材料性能、粉末形状大小、模具表面状况、粉末与模具间相对运动速度、润滑剂特性、粉末和模具温度等许多因素的影响.摩擦造成了制品密度低、分布不均匀、模具磨损,影响了制品的性能、尺寸精度及其应用范围.特别是复杂形状、厚度尺寸较大的粉末冶金制品,摩擦的存在极易造成制品的失效.摩擦行为的复杂性使得对其进行准确的测定和表达比较困难,加之这方面的研究不多,造成了进一步研究的困难.综述近几年国外对粉末成形过程摩擦现象的研究进展,着重介绍目前常用的两种摩擦测试和描述方法,即闭模式和剪切板式摩擦测定方法,为进一步研究粉末成形中的摩擦行为、提高制品性能提供参考.     

型砂蠕变的特点及意义

在研究紧实力作用时间对型砂紧实的影响时,发现了型砂的蠕变现象。同时发现：紧实力作用时间长短对砂型的一些重要工艺性能。如：回弹、起模力及再紧实变形等有影响。用流变学的观点,亦即用粘土膜的粘弹性和粘塑性对此进行了分析,对这些性能作出了机理性解释,同时,文中用以上的观点,讨论了新发展的气流冲击造型方法与传统的高压造型对型砂紧实效果的不同点。认为：在分析气冲紧实等高速造型方法时,必需要考虑型砂的流变性能。     

Determining coefficients of friction in compaction of refractory metal powders

Knowing the coefficients of friction in tool compaction of powders of metals and alloys allows one to rationally design technological equipment for manufacturing powder semifinished products experiencing minimal warping under vacuum or hydrogen sintering. This is of particular significance when consumable electrodes are produced from powders of refractory metals being compacted as rather long fillets that are curved in sintering if any irregularities in the density in the cross section and in the fillet bulk are present. Both well-known and new methods are analyzed for finding the coefficients of friction in powder compaction, in particular in cylindrical containers. Stable and valid measurement results are shown to be unachievable. A new method for experimental determination of the coefficients of friction under powder compaction is described. It consists in comparing the force parameters of one- and two-sided compaction. This method allows finding the coefficient of side pressure and contact friction (on the cylindrical surface of the container) during the formation of briquettes of TsM-2A alloy with different concentrations of plasticizer and solvent. A positive effect of a plasticizer and negative one of a solvent on the coefficient of friction is stated.     

铁基合金粉末低温温压工艺研究

对铁基合金粉末低温温压工艺进行了较为系统的研究,考察了粉末温度、模具温度、润滑剂含量和压制压力对温压密度的影响。结果表明：较佳的模具、粉末温度分别为120℃和100℃;粉末中较佳的润滑剂含量为0．65％;当压力为686MPa时,Fe-1．5Cu-0．5C和Fe-1．5Ni-0．5Mo-0．5Cu-0．5C粉末压坯密度分别达到了7．42,7．41g／cm^3;两种粉末的温压坯件经过烧结后密度进一步提高,合金元素镍、钼等具有优良的烧结强化效果。     

ANALYSIS OF THERMAL-ELASTIC STRESS OF WHEEL-RAIL IN ROLLING-SLIDING CONTACT

A coupling thermo-mechanical model of wheel/rail in rolling-sliding contact is put forward using finite element method. The normal contact pressure is idealized as the Hertzian distribution, and the tangential force presented by Carter is used. In order to obtain thermal-elastic stress, the ther-mal-elastic plane stress problem is transformed to an elastic plane stress problem with equivalent fictitious thermal body force and fictitious boundary distributed force. The temperature rise and ther-mal-elastic stress of wheel and rail in rolling-sliding are analyzed. The non-steady state heat transfer between the contact surfaces of wheel and rail, heat-convection and radiation between the wheel/rail and the ambient are taken into consideration. The influences of the wheel rolling speed and wear rate on friction temperature and thermal-elastic stress are investigated. The results show the following: ① For rolling-sliding case, the thermal stress in the thin layer near the contact patch due to the friction temperature rise is severe. The higher rolling speed leads to the lower friction temperature rise and thermal stress in the wheel; ② For sliding case, the friction temperature and thermal stress of the wheel rise quickly in the initial sliding stage, and then get into a steady state gradually. The expansion of the contact patch, due to material wear, can affect the friction temperature rise and the thermal stress during wear process. The higher wear rate generates lower stress. The results can help under-stand the influence of friction temperature and thermal-elastic stress on wheel and rail damage.