激光熔覆再制造灰铸铁缸盖技术方法及其质量评价

针对发动机灰铸铁缸盖“鼻裂”问题,研究了激光熔覆技术仿形再制造缸盖的工艺方法.通过涡流无损检测技术确定裂纹位置和深度,结果表明:随着裂纹深度的增加,涡流信号幅值呈指数函数规律变大,故根据涡流信号的拟合公式可精确测定缸盖“鼻裂”裂纹深度.完整的缸盖激光熔覆再制造步骤包括除油、除锈、开坡口等预处理工艺,单道激光熔覆、制备打底层和堆积熔覆的激光熔覆成形工艺,以及再制造后缓冷去应力工艺.再制造后的堆积熔覆层表面无裂纹,内部界面结合质量良好、无开裂、气孔率较低.综合评价显示:缸盖激光熔覆再制造质量优异.     

Fe-C合金表面激光熔覆制备耐磨涂层的研究

通过激光熔覆Fe基熔覆材料,在钢和铸铁表面获得了组织均匀、细化、无缺陷的激光熔覆层,这种熔覆层具有较高的显微硬度和优异的耐磨性。     

1420cs铝锂合金型材力学特性测试

用电测的方法 ,得到了材料的应力与纵向应变曲线及横向应变与纵向应变曲线 ,判读出σ0 2 、σb、E、μ ,测试结果表明 :过比例伸长应力后 ,横向变形有明显跳动 ,这种特性有别于其他材料 ,使用中应予注意 ;测试了表面裂纹的断裂韧度。     

激光冲击“残余应力洞”的参数影响

在激光冲击强化过程中,光斑边界处会产生表面稀疏波,并向光斑中心传播、汇聚,使中心区域材料发生反向塑性变形,造成光斑中心区域残余压应力缺失,从而形成材料表面"残余应力洞"现象。利用ABAQUS有限元软件进行了圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,讨论了不同材料和模型尺寸、激光冲击参数等因素对"残余应力洞"的影响规律。结果表明,随着冲击波峰值压力、冲击波作用时间、冲击次数的增加,"残余应力洞"现象随之加剧;而随着材料动态弹性极限、光斑大小、冲击波上升时间、光斑搭接率的增加,"残余应力洞"现象则会随之减弱。该研究可为后期激光冲击强化光斑光学整形技术的应用,以及基于残余应力场优化的工艺设计提供依据。     

45钢表面激光熔覆Ni35合金涂层的组织及性能

为了修复45钢磨损装备零件,采用激光熔覆工艺在45钢表面制备了Ni35合金涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能。结果表明：熔覆层由γ-Ni和Ni3B两相组成;熔覆层中存在平面晶、胞状晶、枝晶等多种形态;Ni35熔覆层的硬度为450HV,熔覆层的耐磨性是基体的2.86倍。     

45钢表面激光熔覆ND35合金涂层的组织及性能

为了修复45钢磨损装备零件,采用激光熔覆工艺在45钢表面制备了Ni35合金涂层.利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.结果表明:熔覆层由γ-Ni和Ni3B两相组成;熔覆层中存在平面晶、胞状晶、枝晶等多种形态;Ni35熔覆层的硬度为450 HV,熔覆层的耐磨性是基体的2.86倍.     

45钢凸轮轴磨损凸轮的激光熔覆再制造

凸轮轴是坦克发动机的关键部件,其服役过程中经常出现由于磨损超差而导致凸轮失效的问题。采用激光熔覆技术实现了坦克凸轮轴的再制造。其中,采用分段调整扫描速度的措施,实现了熔覆层厚度的可控;采用边缘补偿措施,防止了边缘塌陷。提出的凸轮熔覆路径规划,其成形尺寸精度较高。再制造凸轮经磨削加工后满足几何尺寸要求,熔覆涂层组织致密,无裂纹和气孔等缺陷,涂层显微硬度达HV 700～750,满足凸轮轴图纸设计要求。     

对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子

利用线弹簧模型求解对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子。基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将对接厚板表面裂纹问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法给出了奇异积分方程的数值结果,并与有限元解进行比较,计算结果表明:用线弹簧模型解决含残余应力表面裂纹问题不仅是合理可行的,而且是一种简单方便的方法,便于工程实际应用。     

海水集料混凝土单轴受压力学特性试验研究

进行不同SAP体积分数和不同龄期下海水集料混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验,分析龄期和SAP体积分数对海水集料混凝土抗压强度、峰值应变、残余强度和弹性模量的影响。结果表明:SAP体积分数在30%以内时,不同龄期海水集料混凝土的破坏形式均为劈裂破坏;海水集料混凝土内部完全干燥时,其极限应变和残余强度均大于普通混凝土;海水集料混凝土的极限应变可视为弹性极限应变,可将其应力-应变全曲线分为上升段、下降段和平台段分别进行拟合。     

SG高压水室在典型循环工况下的低周疲劳评估

本文应用有限元分析了ＳＧ高压水室在典型负荷波动下的热应力,根据所计算出的峰值应力循环幅,引用低周疲劳设计曲线,对结构的低周疲劳用ＡＳＭＥ规范进行了评估,发现ＳＧ在典型载荷循环下不产生显著的低周疲劳损伤。     

焊接过程对焊接残余应力及残余变形的影响

采用热弹塑性有限元法 ,对直通焊和多人同时分段焊两种焊接过程的平板对接焊时焊接应力变形和圆柱壳板环缝的焊接变形进行比较 ,认为多人同时分段焊较直通焊无论在降低焊接残余应力还是焊接残余变形都具有非常显著的效果     

An interface shear damage model of chromium coating/steel substrate under thermal erosion load

The Cr-plated coating inside a gun barrel can effectively improve the barrel's erosion resistance and thus increase the service life.However,due to the cyclic thermal load caused by high-temperature gun-powder,micro-element damage tends to occur within the Cr coating/steel substrate interface,leading to a gradual deterioration in macro-mechanical properties for the material in the related region.In order to mimic this cyclic thermal load and,thereby,study the thermal erosion behavior of the Cr coating on the barrel's inner wall,a laser emitter is utilized in the current study.With the help of in-situ tensile test and finite element simulation results,a shear stress distribution law of the Cr coating/steel substrate and a change law of the interface ultimate shear strength are identified.Studies have shown that the Cr coating/steel substrate interface's ultimate shear strength has a significant weakening effect due to increasing temperature.In this study,the interfacial ultimate shear strength decreases from 2.57 GPa(no erosion)to 1.02 GPa(laser power is 160 W).The data from this experiment is employed to establish a Cr coating/steel substrate interface shear damage model.And this model is used to predict the flaking process of Cr coating by finite element method.The simulation results show that the increase of coating crack spacing and coating thickness will increase the service life of gun barrel.     

AISI H13钢表面改性技术研究进展

用于加工铝合金、镁合金零部件的AISI H13热作模具钢因其恶劣的服役环境,现已表现出低寿命的致命缺陷.激光加热淬火工艺因兼有表面强化、残余应力低及与基底保持高的结合之特性,使AISI H13热作模具钢具有广阔的应用前景;激光熔覆合金化工艺因具有较强的表面可设计性与使用可靠性,使AISI H13热作模具钢具有巨大的发展潜力;热喷涂工艺具有流程短且涂层可设计性等优势,但因涂层与基底呈弱结合之状态,因此应在成分与工艺上进行涂层与基底之间热匹配设计,以满足工程应用的高性能化与长寿命化之需.     

陶瓷/金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷/金属梯度热障涂层的性能,设计了4种涂层方案和2种基体材料(1Cr18Ni9Ti和2Cr13).利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层.通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能.利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析,利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图.热震试验表明,梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能.采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量,结果表明,压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上,而拉应力出现在2Cr13基体材料上.     

圆锥薄壳热应力分析的分布参数传递函数方法

为分析圆锥壳的热应力问题,建立了圆锥壳热弹性问题的基本微分方程,运用分布参数传递函数方法求解了受温度场作用圆锥壳的位移与热应力.计算结果表明,解析解与有限元解吻合良好.该方法可以对不同边界条件下圆锥壳的热变形和热应力问题进行分析,还可以推广到旋转壳母线形状为曲线的情况.     

激光辐照下45#钢板响应特性

采取实验和数值模拟相结合的方法对激光辐照45#钢板的响应特性进行研究。基于连续光纤激光发射系统,开展钢板的激光辐照实验,得到温度场分布及靶板的烧蚀穿孔特性;基于ANSYS建立靶板有限元模型,模拟激光辐照下靶板的热响应过程,得到了靶板厚度、激光功率和光斑直径等因素对靶板温度分布及靶板穿孔特性的影响规律。     

电磁轨道炮轨道温度场与热应力数值仿真

在电磁轨道炮发射过程中,因热量累积而引起的急速温升与热应力对轨道性能和寿命有着重要的影响。为获得发射过程中轨道温度场及热应力分布情况,在分析轨道热载荷的基础上,建立了热载荷计算模型,并在给定的参数下,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对3种典型截面轨道的温度场与热应力进行了数值仿真。仿真结果表明:轨道温度场与热应力轴向上呈梯度分布,纵向上只扩散到内表面很薄的区域,温度与热应力最大值在电枢初始位置处;相较于矩形与凹形截面轨道,凸形截面轨道温升与热应力较低,性能较好。     

基于等效电路和点电流源的潜艇水下腐蚀电场估算

为了对潜艇涂层破损状态的水下腐蚀电场进行快速评估,基于电化学腐蚀原理和潜艇结构特点,建立潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流等效电路,对潜艇涂层局部破损时的腐蚀电流强度进行估算,并基于点电流源对潜艇腐蚀电场建模,将潜艇涂层破损部位和裸露螺旋桨等效为点电流源,利用点电流源在分层介质中的电场计算公式对潜艇涂层破损时的腐蚀稳恒电场进行估算。与某型潜艇腐蚀电场商业有限元软件COMSOL仿真结果对比表明：该估算方法得到的潜艇表面腐蚀电流和不同路径电场分布曲线规律与COMSOL仿真结果基本一致,电流估算值相对误差不超过6.5%,电场各分量峰峰值相对误差不超过18%。     

金属粉末激光熔覆成形温度场的数值分析

通过建立移动激光热源作用下熔覆温度场的数值分析模型,用数值模拟的方法对激光烧结金属粉末温度场进行了分析,得到不同工艺参数下熔覆过程中基体的温度等值线分布图,并分析了扫描速度和送粉率对温度场的影响,为合理选择激光熔覆成形工艺参数提供了理论依据。