金属材料FV520B冲蚀模型的建立与验证

为了用数学的方式描述金属材料的冲蚀率随靶材属性、颗粒属性、环境因素的变化规律,从颗粒冲击靶材的碰撞过程入手,通过求解颗粒运动方程和碰撞的能量方程,建立了基于微切削和变形磨损的塑性材料冲蚀模型。借助金属材料FV520B的正交冲蚀试验结果,利用回归分析法获得FV520B冲蚀率计算模型,并通过方差分析和单因素冲蚀试验对计算模型进行了验证。方差分析结果表明,该冲蚀率计算模型非常显著,由模型获得的冲蚀率计算值与单因素试验结果吻合程度较高,说明该模型在预测金属材料FV520B不同环境下的冲蚀磨损时具有较好的适应性和可靠性,研究结果对叶轮材料FV520B冲蚀磨损寿命的评估具有指导意义。     

基于油液监测技术的推土机变速箱故障诊断

联合应用理化性能分析、铁谱分析和原子光谱分析等多种油液监测分析技术,对SD22型推土机变速箱进行状态监测和故障诊断。根据监测所得的润滑油本身信息和油液中磨粒的形状、大小、数量及种类,确定变速箱合理的换油时间;根据润滑油中铁、铜元素含量超标,判断出变速箱中的摩擦片或轴承保持架磨损较为严重,需要停机检查。     

电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的钨极氩弧重熔处理

采用高速电弧喷涂技术及钨极氩弧重熔技术分别制备Fe-Cr-B喷涂层及其重熔层,采用X射线衍射仪、金相显微镜、X射线残余应力测试仪、显微硬度仪、动载磨料磨损试验机、扫描电子显微镜分别对喷涂试样及重熔试样的相结构、微观组织、残余应力、纵截面硬度、耐磨性及磨损表面形貌进行观察与测试。结果表明,重熔处理后,电弧喷涂Fe-Cr-B涂层的组成由Fe基非晶和硼化物相转为Cr_2B、(Cr,Fe)_2B、α-Fe相,涂层与基体由机械结合转为冶金结合,重熔试样由表层至基体的显微组织分别是初生硼化物以及共晶组织、共晶硼化物+马氏体+奥氏体、初生奥氏体以及共晶组织、热影响区组织。重熔处理后,涂层显微硬度由689 HV0.1上升为960 HV0.1,磨损失重率由0.088 g/(cm~2·min~(-1))降为0.004 6 g/(cm~2·min~(-1))。喷涂层的磨粒磨损机制主要是微断裂,重熔层的磨粒磨损机制主要是变形磨损和微切削。     

离心式空气压缩机叶轮内湍流的数值模拟

应用粘性标准两方程湍流模型、三维雷诺时均N-S方程,采用非定常数值模拟方法,研究了带分流叶片离心式空气压缩机叶轮内部的流场分布情况。研究结果表明,压力面的静压大于相应位置吸力面的压力,最大静压位于压力面后缘;最大相对速度位于叶片入口,长叶片吸力面有回流现象,短叶片对遏止回流有明显作用;长叶片压力面前缘压力非定常波动最严重,后缘其次,叶片中部的压力波动最弱。该项研究成果可应用于叶轮结构的优化设计及指导叶轮的再制造。     

缸筒表面油漆的超声熔盐复合清洗参数优化

针对再制造液压缸筒表面厚重油漆难以去除的问题,采用超声熔盐复合清洗技术进行有效清洗。影响复合清洗效果因素较多,选择清洗温度和超声功率进行研究。通过中心复合试验法,以清洗周期和3.5min去污率作为评判标准,拟合试验数据建立回归方程和响应面模型,探究清洗温度和超声功率的影响作用。结果显示:随清洗温度升高,熔盐表面张力变小,化学反应速率提高,清洗周期变短,清洗能力增强;超声功率增大,清洗场内振荡作用变强,使熔盐加速流动,场内各部分温度趋于一致,加速反应进行,增强清洗能力。因此随清洗温度和超声功率提高,复合清洗去除油漆能力增强。通过试验确定超声熔盐复合清洗去除油漆的最优参数为清洗温度(326～336)℃,超声功率为最大值1440W,最优参数下清洗周期为4min,清洗3.5min时去污率为97.5%。     

再制造零件表面油漆的熔盐清洗去除作用

目的针对再制造零件表面油漆去除效率低、清理不彻底的问题,使用熔盐清洗技术对油漆进行清洗,针对熔盐清洗去除机理展开深入研究,并探究熔盐清洗比高温热分解处理去除效率高的原因。方法利用SEM电镜对油漆微观形貌进行观察,分析了油漆内部结构特点及元素分布,并以此为基础进一步阐释了熔盐清洗的气化、热膨胀以及氧化作用。通过热重实验,确定油漆、油漆与熔盐混合物最大失重速率的发生温度,并采用Coats-Redfern积分法对热解过程进行动力学分析,计算油漆高温热分解和在熔盐中反应对应的活化能。结果油漆内部呈现明显的分层结构,由环氧树脂类底漆和聚氨酯类面漆组成,主要组分为有机物,在高温环境下表面会发生软化,因此熔盐热膨胀作用的除漆效果不明显,熔盐去除机理中的气化和氧化作用为主要去除作用。热重实验结果表明,熔盐在300℃左右具有良好的热稳定性和较大的热容,与高温热分解相比,熔盐使油漆最大分解速率发生温度从350℃降至305℃,使油漆分解活化能由高温热分解所需的114.4 kJ/mol降至74.1 kJ/mol。结论熔盐清洗的主要去除作用为气化和氧化作用,能够有效降低油漆最大分解速率的发生温度和油漆分解反应所需的活化能,提高油漆去除效率,降低反应温度。     

基于金属磁记忆检测的废旧件疲劳损伤评价

为了定量评价废旧件的疲劳损伤,以液压缸为研究对象,取其相应部位的材料制作标准拉伸试样,对试样进行疲劳拉伸试验,分析试样表面在不同疲劳损伤阶段的金属磁记忆信号,提出表征损伤程度的特征值与评估模型。结果表明,根据定位指标确定位置之后,再依据损伤程度评估指标,可对损伤程度进行判断。利用金属磁记忆检测技术可为废旧件损伤再制造的定量评价提供依据。     

基于熔盐超声复合的除漆技术研究及工艺优化

目的针对再制造端盖表面厚重油漆的去除难题,研究基于熔盐超声复合清洗的除漆技术。方法采用SEM电镜和红外光谱分析仪观察分析油漆的微观形貌和组成成分,结合熔盐、超声去除规律,揭示复合清洗机理,并在此基础上开展复合清洗试验。通过中心复合试验法,以复合清洗周期作为评判指标,拟合试验数据构建清洗周期的回归方程和响应曲面模型,利用Minitab对清洗温度和超声功率两工艺参数进行最优化分析,并设置实验验证。结果油漆内部呈明显的分层结构,其主要成分为含酯基、环氧基和芳香类化合物的有机物,复合清洗机理为热膨胀、化学、表面张力和超声空化效应的作用。基于上述结果进行的试验表明,随清洗温度和超声功率的提高,清洗场内化学反应速率提高,超声空化效果显著,复合清洗能力增强,复合清洗周期最短为4.5 min。最优清洗参数为:温度335℃,超声功率1440 W。利用最优参数清洗后,表面污染物残余量为0.2 mg,硬度和抗拉强度的变化率分别为0.83%和1.68%,符合再制造标准。结论熔盐超声复合清洗处理通过选取合适的工艺参数,可有效去除污染物,清洗效果以及机械性能符合再制造要求。     

H13钢表面铁基、钴基熔覆层的组织与冲击韧性

为促进激光熔覆技术在热作模具钢常见缺陷修复上的应用,采用铁基、钴基粉末对热作模具常用材料H13钢常见缺陷进行激光熔覆修复,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摆锤冲击试验机,对比分析了基材及2种熔覆试样的组织形貌、显微硬度和冲击韧性。结果表明:铁基熔覆层由白色网状树枝晶、黑色晶间碳化物、回火马氏体、残余奥氏体组成;钴基熔覆层由Co-Cr固溶体枝晶和共晶组织组成;铁基熔覆层、钴基熔覆层和基体的显微硬度分别为576,605,490 HV10 N,冲击功分别为4.73,4.31,5.36 J,且熔覆层中碳元素含量较高时,其冲击韧性下降,而合金元素的存在有利于改善熔覆层的冲击韧性;铁基、钴基熔覆层为解理断裂和局部准解理断裂的脆性断裂机制,基体主要表现为韧性断裂机制,与冲击功测试结果相一致。     

离心压缩机叶轮材料FV520B冲蚀规律和机理的研究

利用高速冲蚀试验系统,以7 μm、10 μm、14 μm多角氧化铝微粒为冲蚀颗粒,在120 ~ 210 m/s冲击速度范围内,对离心式压缩机叶轮材料FV520B在模拟压缩机叶轮高速粒子冲蚀环境下的冲蚀规律进行了系统的试验研究。对冲蚀表面形貌进行分析,研究冲蚀磨损机理。结果表明：参与冲蚀的粒子质量在5 ~ 80 g之间时,冲蚀率先增加后减小即为冲蚀过渡期,冲蚀粒子质量大于80 g后冲蚀率趋于平稳,进入冲蚀稳定期;高、低强度的两种FV520B材料,均呈现出典型的塑性材料的冲蚀特性,最大冲蚀率分别出现在24°、18°的冲击角度附近;高强度FV520B在24°和90°冲击角度时的速度指数分别为3.37和3.68,速度指数随冲击角度的增大而增大;FV520B冲蚀磨损的实质是微切削与变形磨损共同作用,在低角度冲蚀时,以微切削磨损为主,而在大于60°的高角度冲蚀,以变形磨损为主。