铜包铝复合扁线轧制变形行为的数值模拟与实验研究

采用三维刚塑性有限元法,研究铜包铝复合线材由圆断面到扁断面的平辊轧制变形行为及其对主要工艺参数的影响,并对模拟结果进行实验验证.结果表明:铜包铝圆线平辊轧制的宽展率和伸长率与压下率之间存在线性关系;当压下率为17.4%和29.4%时,摩擦因数对铜包铝扁线宽展率的影响很小;当压下率为43%时,随摩擦因数的增加宽展率增大;轧辊直径增大,扁线宽展率呈增大趋势,铜层分布的均匀性提高,但影响较小;在总压下率一定时,采用尽可能少的压下道次可使扁线获得更大的宽展率和更均匀的铜层分布;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性.     

铝-钢爆炸复合板腐蚀性能

采用爆炸焊接方法获得了三种不同的铝-钢爆炸复合板,通过测试其在人造海水中的腐蚀速率,对其腐蚀性能及特征进行了讨论。结果表明:铝-钢爆炸复合板在人造海水中主要发生电偶腐蚀,钢基板腐蚀较轻,铝复板加速腐蚀并且表面形成许多点蚀坑。以不锈钢为基板的铝-钢复合板的腐蚀速率最大。随着时间的延长,三种复合板的腐蚀速率逐渐变小并趋于稳定。     

铜包铝线材室温拉变形后的显微组织和力学性能

研究经室温拉变形后的纯铜包覆铝合金的不同线径的线材的显微组织及力学性能。结果表明:显微组织自原始的等轴晶变为细长条纤维状,纤维直径与形变量近似地成反比,纤维长度与形变量的平方近似地成正比;经室温拉变形的铜包铝线的极限抗拉强度随形变量增大而增大,与形变量平方根呈直线关系;延伸率随形变量增大逐渐降低,但延伸率波动较大。根据原始纯铜和合金铝的极限抗拉强度值,可以用复合材料强度的混合法则近似地预测不同线径的铜包铝线的极限抗拉强度。     

激光熔覆熔池二维准稳态流场及温度场的数值模拟

本文建立了二维准稳态激光熔覆熔池流场及温度场的数值模型,除考虑对流换热外,模型还考虑了局部大变形自由表面．在贴体正交曲线坐标系下采用了非交错网格SIMPLE算法离散求解动量方程,计算出了激光熔覆熔池自由表面形状和温度场、速度场及局部特征凝团参.数值结果表明,表面张力温度系数和扫描速度μ0对熔池自由表面形状及熔池内温度分布、速度分布有重要影响．同时进行激光熔覆的工艺实验,实测枝晶二次臂间距（SDAD）的实验结果和数值结果吻合良好．     

钢结硬质合金覆层材料的磨损性能研究

首次用液相烧结法成功地制备出钢结硬质合金钢硬质覆层材料 FC- 和 FC- ,并对其磨损性能进行了研究。液相烧结使得钢结硬质合金与钢基体形成良好的结合界面。抗磨损实验表明 :覆层材料获得了接近于钢结硬质合金的抗磨损性能 ,与钢基体相比抗磨损性能得到显著提高 ,FC- 的抗磨损能力好于 FC- 。     

A COMPREHENSIVE MODEL OF LASER CLADDING

A novel model was presented to predict the evolutionary development of cladding layer, and a method based on Lambert-Beer theorem and Mie's theory was adopted to treat the interaction between powder stream and laser beam. By using the continuum model and enthalpy-porosity method, the uid ow and heat transfer in solid-liquid phase change system were simulated. The commercial software PHOENICS, to which several modules were appended, was used to accomplish the simulation. Numerical computa- tion was performed for Stellite 6 cladding on steel, the obtained results are coincident with those measured in experiment basically.     

铜包钢接触线坯连续挤压包覆成形的实验研究

采用连续挤压包覆法生产铜包钢接触线坯 ,是连续挤压技术的一次飞跃 ,铜能成功包覆在钢芯周围的关键是成形模具结构 ,本文通过实验研究 ,探讨了不同模具结构对铜包钢线坯成形的影响 ,分析了包覆成形失败的原因 ,并得到了优化的模具工艺参数 ,为铜包钢接触线坯的连续挤压包覆生产提供了技术依据     

面向薄壁件的激光熔覆修复工艺参数优化研究

目的减少薄壁零件激光熔覆修复时基板的变形量,提高成形质量。方法在前期单道单因素试验的基础上,通过三因素三水平正交试验在2mm厚的45钢上熔覆Fel合金粉末,分析了激光功率、扫描速度和送粉率对薄板变形行为的影响,并根据因素效应图分析基体变形量随各因素水平的变化,找出出现这种变化的原因。通过正交试验的极差分析提出了基体变形的公式,根据公式确定各因素对基体变形影响的主次关系,并根据变形结果,最终找到使基板变形最小的最优工艺参数。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度计,研究最优工艺参数下熔覆层的显微组织和硬度,并对在最优工艺参数下熔覆的试件进行成形质量评价。结果影响基板变形的因素主次顺序依次为:激光功率、扫描速度和送粉率。基板变形量最小且冶金结合良好的最佳工艺参数为:激光功率600 W,扫描速度12 mm/s,送粉率1.2 r/min。此工艺下所得熔覆层的最高硬度达到348HV,约是基体硬度的1.6倍。结论该工艺参数可以有效减少基体的变形且激光熔覆成形质量良好,基体表面得到显著强化。     

表面织构对模具钢激光熔覆层性能的影响分析

目的 减少激光熔覆过程中产生较大的应力和裂纹的现象,提高激光熔覆后模具钢的抗疲劳性能,延长其使用寿命.方法 选取激光功率(800、1000、1200 W)、扫描速度(5、10、20 mm/s)、光斑半径(0.5、0.75、1 mm)作为激光熔覆模拟因素,以残余应力为主要试验指标,进行三因素三水平正交模拟试验,并对试验结果进行信噪比及极差分析,确定最优熔覆参数.在最优熔覆参数下,进行预置织构及无织构的激光熔覆模拟,对比分析两次模拟的熔覆层温度及残余应力分布.在最优参数下进行熔覆加工,验证有效性.结果 正交模拟试验得出最优熔覆参数为:激光功率800 W,扫描速度20 mm/s,光斑半径1 mm.得到最小残余应力平均值为360 MPa.此外,激光功率对残余应力的影响最为显著,其次是光斑半径,对残余应力影响最小的是扫描速度.在最优熔覆参数下,对预制织构的模型进行激光熔覆模拟,得出残余应力平均值为149 MPa.相比较于无织构熔覆模拟,预置织构熔覆模拟的平均应力值降低了大约58.56％.对无织构和有织构模具钢表面进行激光熔覆加工,测量残余应力,验证了该方法的有效性.结论 通过在基体预置表面织构的方法,在保证熔覆温度的前提下,降低了残余应力,最终能达到降低残余应力、减少裂纹产生的目的.     

16Mn钢表面激光熔覆Ni60合金关键参数优化

采用ANSYS有限元软件对16Mn钢表面激光熔覆Ni60合金过程中的温度场进行数值模拟,分析激光熔覆工艺参数对温度场的影响,并以保证熔覆层质量的前提下,使基体表面得到较深的硬化层为目标,对激光功率和扫描速度两个工艺参数进行优化设计,得到了最佳熔覆参数;激光熔覆实验研究发现,优化后的工艺参数较为合理,实验结果也证实了数值优化结果的可靠性。     

WC颗粒增强铜基合金覆层用钎料的研究

研制了一种新型钢用WC颗粒增强铜基合金覆层用的CuMnNiCr多元铜基钎料,对该钎料的熔化特性、钎料组织、钎焊工艺及力学性能进行了研究,并通过优化的钎焊表面合金化工艺,在普通铸钢件表层制得了WC颗粒增强铜基合金耐磨覆层.研究结果表明,与普通的CuZnNi、CuMnNi合金钎料及NiCrBSi高温自熔合金钎料比较,CuMnNiCr多元合金钎料由于多种强化机制而具有优良的综合力学性能.此外,该钎料还具有优异的钎焊冶金特性、致密的冶金结合界面以及较高的界面结合强度.使用该钎料制备的复合覆层具有良好的综合性能.SEM,EDS及XRD分析表明:该复合覆层与钢母体结合牢固;覆层内合金基体与WC颗粒形成了冶金结合,WC的体积分数可达54%,复合覆层组织由α-Cu固溶体基体、α-Cr与MnNi弥散硬化相及WC硬质相组成.磨损实验证明,该覆层的耐磨性远优于30MnSiTi马氏体低合金钢.     

连续包覆型腔内应变分布的三维光塑性实验研究

以聚碳酸酯为模型材料, 首次采用三维光塑性方法对连续包覆型腔内金属流动过程进行了模拟实验研究,给出了稳态变形阶段型腔内的三维应变分布。分析了型腔内应变分布的特点,给出了金属在型腔内的流动规律     

A COMPREHENSIVE MODEL OF LASER CLADDING BY POWDER FEEDING

A novel model was presented to predict the evolutionary development of cladding layer,and a method based on Lambert-Beer theorem and Mie‘s theory was adopted to treat the interaction between powder stream and laser beam. By using the continuum model and enthalpy-porosity method, the fluid flow and heat transfer in solid-liquid phase change system were simulated. The commercial software PHOENICS, to which several modules were appended, was used to accomplish the simulation. Numerical computation was performed for Stellite 6 cladding on steel, the obtained results are coincident with those measured in experiment basically.     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

铝包钢线包覆型腔金属流动特性的光塑性实验研究

本文通过研制模拟包覆型腔内金属塑性变形的实验装置 ,对连续直接包覆变形过程进行了光塑性实验研究 ,采用三维光塑性切片技术和应变分量求解技术 ,得出包覆型腔内的三维应变分布。同时对变形过程进行了记忆光塑性实验研究 ,从而得到了模腔内的金属流动规律 ,结合记忆光塑性与光塑性实验结果 ,得出包覆模内金属的变形为轴对称挤压状态。     

激光多层涂敷过程中的温度场测量与数值模拟

用多路热电偶对激光多层涂敷过程的温度场进行了实时测量，测量结果显示在激光多层涂敷过程中，工件的温度呈近似周期性的变化；在最初的两层时，基材内部的温度变化很剧烈，随着涂敷层数的增加，基材内部的温度逐渐上升，同时温度变化趋于平缓、采用测量数据作为边界条件对工件的温度场进行了有限差分数值模拟，研究表明，激光多层涂敷过程中熔池内的温度梯度在10^5--10^6K／m数量级，在工艺参数保持不变的情况下，激光熔池的尺寸随着涂敷层数增加而增大，而温度梯度则随之减小.     

基于响应面法的Inconel625镍基合金GTAW堆焊工艺优化

堆焊层稀释率和厚度是影响电弧堆焊质量的重要因素,它们是由各焊接参数相互影响综合作用决定的。文中通过中心复合设计试验方案,基于响应面法建立了Inconel625镍基合金GTAW堆焊参数（焊接电流、焊接速度、送丝速度）与响应值稀释率、堆焊层厚度之间的数学模型,分析了各焊接参数对稀释率和堆焊层厚度的影响,并对堆焊参数进行了优化。结果表明,文中试验条件下送丝速度对堆焊层的厚度有着显著的影响,焊接速度和焊接电流对堆焊层厚度的影响较小;焊接电流对稀释率的影响最大,而焊接速度的影响最小;焊接电流和送丝速度的交互作用对稀释率有着重要的影响。     

An experimental investigation on the deformation behavior during wire flat rolling process

In the present study a laboratory flat rolling machine is utilized to assess the deformation behavior of low and high carbon steel wires in wire flat rolling process. The effects of friction coefficient, rolling reduction and roll speed on rolling force and deformation behavior of the wires are experimentally investigated. It is found that the roll speed affects considerably the rolling force but a negligible effect on deformation behavior. It is noted that by increasing the roll speed, the rolling force may decrease or increase depending on the magnitude of the roll speed. Also, the deformation behavior of the wires in flat rolling is formulated. A relationship is developed for calculating the width of contact area between the wire and rolls as a function of rolling reduction. This relationship depicts that the width of contact area is proportional to square root of rolling reduction. Furthermore, two relationships are derived to predict the spreading of the wires after flat rolling. It is found that the relationships are applicable for both the low and high carbon steel wires.     

DRAWING OF ALUMINUM CLAD STEEL WIRE BY FORCE FEED LUBRICATION

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｃｌａｄｓｔｅｅｌｗｉｒｅ〔１〕．Ｂｙｔｈｅｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ,ａｌｕｍｉｎｕｍｃｌａｄｓｓｔｅｅｌｃｏｒｅ,ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｔｅｅｌｃｏｒｅｃｌａｄｗｉｔｈａｌｕｍｉｎｕｍｉｓｄｒａｗｎｉｎｔｏａｆｉｎｉｓｈ…