磁处理过程中磁致伸缩与残余应力关系的研究

提出通过测量磁处理过程中的磁致应变来反映磁场对残余应力作用规律的研究思路.通过TIG焊表面重熔和不同热处理规范加工初始应力水平不同的45钢试块,测量这些试块在相同低频间歇磁场作用下的磁致伸缩曲线,比较磁场作用前后残余应力的变化.试验结果表明,不同初始应力水平的试块在磁处理过程中表现出不同的磁致伸缩行为,而磁处理过程中磁致伸缩的相对变化与残余应力的相对变化具有良好的对应关系,通过磁致伸缩曲线可以判断出残余应力变化的大小及是否已趋于稳定.在试验现象的基础上,从能量微分方程建立的磁致伸缩应变量与应力水平间的对应关系,结果显示脉冲磁场作用下磁致伸缩幅值与主应力的乘积为常量,与试验值很吻合.     

电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究

通过外加磁场和通过脉冲电流改善材料的力学性能是两种新型的处理方法,研究表明这两种方法对材料残余应力有一定作用。在这两种处理方法研究的基础上,提出同时耦合脉冲磁场和脉冲电流的复合处理方式,并发现该处理方法在降低残余应力上有不同于磁处理及电处理的增益效应。试验采用16Mn平板焊接试样,通过X射线应力测定仪测量同一位置沿焊缝和垂直焊缝两个方向处理前后的残余应力的大小,并进行比较。试验结果表明,磁处理后残余应力下降10%左右,电处理后应力上升大约20%,而相同参数下同时耦合脉冲磁场、脉冲电流进行复合处理后,应力下降超过50%。对于其中出现的增益效应,初步分析是由于与残余应力相关的位错结构在脉冲磁场与电流复合作用下发生较大迁移,导致了应力的松弛。     

磁场处理对钢中内应力影响的研究

在前期研究强脉冲磁场处理与低频脉冲交变磁场处理降低焊接残余应力的基础上,进一步对Ｑ２３５和３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢制单向拉伸试样分别进行强脉冲和低频脉冲交变磁场处理。结果表明,单向拉伸试样经磁场处理后,内部拉伸应力都有明显下降的趋势,从而进一步证实了磁场处理在焊接试样上所取得的结果。磁处理过程中试样内部产生的磁振现象很可能对残余应力的松弛起着重要的作用。     

磁场处理降低残余应力过程中应力应变的测量

在前期研究强脉冲磁场处理与低频交变磁场处理降低残余应力，并取得显著效果的基础上，进一步在磁场处理低碳钢制作的试样（包括单向拉伸试样和无应力试样）时，对应力应变过程进行测量。结果表明，单向拉伸试样经过低频交变磁场处理后，材料内部残余应力在下降的趋势，而且处理过程中具有磁振动现象。无应力试样与单向拉伸试验在磁场中，随场强的增加，试样中的应变逐渐由正值变为负值。克应力试验在不同频率的交变磁场中的应变各不     

磁处理对低碳钢焊接残余应力作用规律的试验研究

采用正交试验设计的方法系统研究了磁处理对低碳钢焊接试样中残余应力分布的影响,应力测量选用小孔法在20钢焊接试样上进行,比较残余应力在处理前后的变化。试验中考虑三个因素,即磁场方向、磁场强度和处理时间对处理效果的影响。对残余应力的测量结果采用概率统计的方法进行检验,排除了试验误差的干扰,并从中抽取特征量进行正交试验的极差分析。试验和分析结果表明,磁场方向和处理时间是影响磁处理效果的关键因素,并可从中分析得到改变试样中应力分布的最佳处理条件。     

磁化处理消除刀具应力

铁磁体材料磁化时产生尺寸变化的现象称作为磁致伸缩现象。磁致伸缩实质上是由于被磁化材料原子的正负磁极随着磁场方向旋转、排列而引起的材料微塑变形。美国刀具制造业近来创造了磁化处理消除刀具应力的新工艺方法。它将铁磁体刀具放置在一个高强度脉冲磁场中,每秒钟重复变化磁场方向若干次,利用磁致伸缩引起刀具材料内部振动,使得应力消除或残余应力均布。实验表明,磁化处理工艺具有广泛的适用性,它可对高速钢、优质钴合金钢、硬质合金等刀具以及氮化钛、碳化钛等涂层刀具进行消除应力的磁化处理,在提高刀具寿命方面效果显著。下表为经过     

一种降低残余应力的新方法——脉冲磁处理法

由试验证明,无论是定拘束单向拉伸试样,还是焊接试样,经适当的高强度脉冲磁处理后,科应力水平明显下降,在大刚度拘束焊接件试样上的结果表明,距焊缝４０ｍｍ附近处的纵向残余应力与横向残余应力下降（１００～１５０）ＭＰａ下降率在４０％以上,纵横向残余应力分布曲线呈一定程度的整体下移,采用若干次强脉冲磁处理的效果更好。     

不同频率交变磁场下低合金钢焊缝微区磁致塑性变形与磁致伸缩的关系

通过改变交变磁场的频率(磁感应强度一定),研究了QSTE420钢焊缝的磁致微区塑性变形和磁致伸缩幅值随频率的变化趋势,并探讨了磁致微区塑性变形和磁致伸缩两者之间的关系。结果表明:随交变磁场频率的降低,QSTE420钢焊缝区域的磁致塑性变形更加明显,而磁致伸缩幅值则逐渐减小;磁致伸缩所引起的应力、应变不是磁致微区塑性变形的主要原因。     

磁特性测试系统的优化与两种磁性材料的对比

设计了一种磁特性测试系统,研究了两种磁致伸缩材料(Galfenol、Terfenol-D)的磁特性。采用有限元方法对测试系统中的磁路进行了优化设计,优化后材料内部磁感应强度提高了33.4%,同时克服了材料内部磁化方向在局部发生交变的现象。为研究偏置应力对于材料特性的影响,设计了一种偏置应力连续可调的磁特性测试装置,通过实验得到不同偏置应力下两种磁致伸缩材料磁化强度、磁致伸缩应变与外加磁场以及偏置应力之间的关系。通过对比分析发现,两种材料磁特性存在较大的差异。Terfenol-D较Galfenol驱动能力更强,但是其磁滞非线性比Galfenol更加明显。     

脉冲磁处理对离合器活塞环中残余应力的影响

为了研究磁处理在实际生产中的应用,进行了关于中频脉冲交变磁场去除某厂生产的离合器活塞环零件内部残余应力的实验,并对其作用机理进行了分析。在实验中,将离合器活塞环放入与该零件外形相匹配的环形交变磁场中进行磁处理,通过比较零件平面度的变化来判断残余应力是否降低。基于离合器活塞环的平面度均发生变化的实验结果,得出中频脉冲磁处理可以降低零件残余应力的结论。     

Magnetostriction varieties and stress relief caused by pulsed magnetic field

Magnetostriction is investigated to evaluate the stress relief caused by pulsed magnetic field treatment, because this physical property is closely associated with residual stress. Magnetostriction of different stressed samples is measured in this paper. The stress variations caused by pulsed magnetic treatment are also compared. It is found that magnetostriction variations are closely associated with stress changes. Thermodynamic potential is used to find the relationship between them. Based on several assumptions, we find that the product of magnetostriction amplitude and stress magnitude is nearly a constant during magnetic field treatment, which is valuable for stress relief evaluation and optimizing processing parameters. This conclusion is testified by stress measurements, and the calculated values are in accordance with the experiment results.     

电站铁磁构件的磁记忆检测

介绍了一种对铁磁构件进行早期诊断的无损检测新技术，分析了铁磁构件在有、无外应力情况下的能量变化，应用带磁偶极子模型等效受力构件的磁畴定向排列，计算得出了构件应力集中区的漏磁场分布。并以电站锅炉管座角焊缝为例，在对其残余应力进行了有限元分析的基础上，作了磁记忆检测。理论分析与试验结果表明，磁记忆检测技术适用于电站锅炉及压力容器管道的检测，可望在实际工程中得到推广应用。     

Effect of deposition orientations on dimensional and mechanical properties of the thin-walled structure fabricated by tungsten inert gas (TIG) welding-based additive manufacturing process

Welding-based additive manufacturing can potentially produce a cost-effective process for the production of dense metallic parts. Tungsten inert gas (TIG) welding-based additive manufacturing process uses wire as a filler material and offers a high deposition rate with low spattering. In this study, different orientations of wire feeding nozzle and TIG welding torch, such as front wire feeding (FWF), back wire feeding (BWF), and side wire feeding (SWF), were investigated for thin-walled metal deposition with enhanced dimensional accuracy and mechanical properties. The dimensional accuracy of thin-walls deposited at four different orientations were investigated in terms of deposition height and deposition width. The FWF orientation with higher wire feeding angle and SWF orientation produced poor dimensional accuracy in the deposition. FWF orientation with normal wire feeding angle and BWF orientation provided a decent dimensional accuracy and surface appearance. The deposited samples exhibited a similar trend for Vickers microhardness, residual stress, and microstructure for the four different wire feeding orientations.     

磁脉冲改变残余应力方法中磁致振动所起作用

通过磁场改变材料的力学性能是一种新型处理材料的方式,其中公认的益处是通过磁处理可以减少材料的残余应力。通过测量发现,由于磁致振动所引起的应力应变状态始终处于弹性范围内变化,由此推断磁致振动难以成为应力大幅度变化的主要因素。又通过研究相应磁致振动所引起的残余应力变化规律,发现磁致振动的振幅与残余应力下降之间并不存在简单的单调对应关系,进一步支持了在磁致振动以外应有更为主要的决定因素影响残余应力变化的推论。     

DD3镍基单晶高温合金喷丸强化后残余应力的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过设立局部坐标系和运用三参数Barlat模型建立了DD3镍基单晶高温合金的喷丸强化有限元模型,并对喷丸后的残余应力进行了有限元模拟和实际测试。结果表明:由于镍基单晶高温合金的各向异性,在不同取向上呈现不同的残余应力状态,且同一晶面不同取向的最小残余压应力出现在组成滑移系的晶向上;模拟结果与试验结果吻合较好。     

斜Y型坡口焊接裂纹试验的数值模拟

以低合金钢16MnR的斜Y型坡口焊接裂纹试验为例，利用有限元计算软件ANSYS对几种不同预热温度及不同厚度的试件进行了焊接过程热循环与动态热应力场的数值模拟。首先计算出试件的动态焊接温度场，之后利用温度场的计算结果进行热力耦合分析，得出．试件上动态热应力及最终残余应力的分布。通过对各试样计算结果的对比，分析了预热温度与试件厚度改变对试件焊接热影响区冷却速度与残余应力场分布规律的影响。     

Influence of magnetic field on wear in high frequency reciprocating sliding contacts

Results of experimental studies concerning the influence of permanent magnetic field on wear of dry sliding contact operating at short stroke and high frequency are presented. It was found that horizontal magnetic field with different orientations relative to the sliding direction is affecting performance of the contact. The increase in frequency of sliding reduces accumulated mass loss and lowers the surface roughness of the wear track in the presence of magnetic field. Enhanced chemisorptions of oxygen by a ferromagnetic material due to the influence of external magnetic field is postulated.     

基于磁场梯度测量的磁记忆试验

金属磁记忆检测是无损检测领域的新技术。为探索以磁场梯度为判据的磁记忆检测方法,采用自制的专用磁场梯度检测仪,在地磁场环境对棒状低碳钢进行拉伸试验。结果显示磁场梯度与应力的关系随测量方法不同有很大差异。当将试件原位放置在拉伸机上测量时,磁场梯度与应力之间没有确定的关系;当将试件从拉伸机上取下测量时,磁场梯度与近期曾经受到的最大应力成线性关系。通过测量铁磁性构件表面的磁场梯度,为非破坏性测量应力提供新途径。另外,磁记忆信号会随试件取下后搁置时间而逐渐减弱的事实,表明用金属磁记忆技术检测应力集中具有时效性。