SPA-H钢分层缺陷问题分析及改进措施

针对SPA-H热轧板加工过程中出现的分层缺陷问题,通过宏观观察、金相分析、组织分析后认为,材料中的Al_(2)O_(3)夹杂物及偏析是导致分层缺陷的主要原因。采取了降低转炉终点氧含量、优化钢包顶渣改质工艺、全程保护浇铸、确定拉速为(1.55±0.05) m/min、确定过热度为(25±5)℃等措施后,夹杂缺陷返修率为零,材料中未发现明显偏析。

基于分割环阵的CFRP分层缺陷超声全聚焦成像

碳纤维复合材料在钻孔加工时易产生分层缺陷,分层缺陷严重影响了构件的力学性能,存在严重的安全隐患。针对碳纤维复合材料孔边分层缺陷的检测,提出一种基于分割环形阵列的1/4矩阵全聚焦成像方法。设计了R4×S8、R3×S12、R3×S16和R4×S12四种分割环形阵列结构,通过数值仿真对比分析了各阵列的聚焦声场特点,最终确定分割环阵探头为5 MHz的R4×S12探头。使用该探头对碳纤维复合材料孔边分层试块的上层、中层、下层缺陷进行全矩阵采集,利用VTK工具包分别进行全矩阵三维成像和1/4矩阵三维成像。结果表明,1/4矩阵方法比全矩阵方法三维成像的缺陷对比度更高,1/4矩阵方法的缺陷尺寸表征误差更小,误差不超过6%。与全矩阵成像相比,1/4矩阵成像信噪比提升范围为3.43~7.61 dB,有效提升了图像质量。

碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究

CFRP是一种具有较低的相对密度、较高的比强度和较大的比模量的材料,它已经被广泛应用于航空航天、汽车等领域。然而,由于它在生产和使用过程中容易出现分层缺陷,这会严重影响它的力学性能。因此,我们开发了一种新的超声相控阵检测方法来解决这个问题。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像,用于识别分层缺陷的轮廊。

分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成型工艺,将聚四氟乙烯片添加到复合材料中,经成型加工制备具有分层缺陷的CFRP层合板,考察了分层区域的尺寸和形貌,研究了分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响。研究发现,分层缺陷能显著降低CFRP层合板的压缩、剪切和弯曲强度,而且分层区域面积越大,CFRP层合板压缩和弯曲强度越小,但是分层区域面积的变化对拉伸强度影响较小。

分层缺陷对复合材料结构疲劳寿命影响研究

介绍一种新研制的含缺陷复合材料压缩试验装置 ,并采用压缩疲劳试验方法研究中央分层和边缘分层缺陷对飞机复合材料结构疲劳寿命的影响。研究结果表明 ,试件疲劳破坏的起始位置与预制缺陷位置一致。含分层缺陷复合材料结构的疲劳寿命不仅与缺陷尺寸 ,而且与缺陷位置有关。

关于无缝钢管离层和分层缺陷的讨论

对无缝钢管的离层和分层缺陷在相关标准和文献中的表述及使用问题进行了讨论。分析认为,无缝钢管中的离层和分层是两种缺陷,而不是一种缺陷。建议在无缝钢管有关国家标准中规定"钢管不允许有离层和分层缺陷";在YB/T4149—2006《连铸圆管坯》标准中补充规定"连铸圆管坯轧制的钢管不允许有冶炼因素引起的分层缺陷。分层缺陷可以用超声波测厚仪测定。"

纤维复合材料分层缺陷演化声发射行为

对含内置分层缺陷的玻璃纤维复合材料进行3点弯曲实验,并利用声发射实时监测其破坏过程,获得复合材料弯曲损伤的力学性能、破坏特性和声发射响应行为.实验研究表明:玻璃纤维复合材料试件加载过程中载荷与挠度曲线呈非线性关系,加载破坏过程中伴随着基体开裂、纤维断裂等损伤模式.试件的失效载荷随内置分层缺陷面积的增大而减小,含分层复合材料试件声发射撞击累积数和相对能量高于无缺陷试件.纤维复合材料的分层缺陷演化及其破坏行为与对应声发射信号幅值、撞击累积数、相对能量等特征参数具有一定的相关性.

复合材料气瓶分层缺陷的红外检测数值模拟

针对复合材料气瓶分层缺陷不易被检测的问题,利用ANSYS有限元方法、红外检测技术,对复合材料气瓶分层缺陷进行红外模拟分析.研究了复合材料气瓶分层缺陷不同直径、深度、厚度对复合材料气瓶表面热像温度差、热像对比度的影响.结果表明,随着缺陷直径和缺陷厚度的增大,热像温度差峰值和热像对比度峰值也随着增大,说明分层缺陷越容易被检测出;随着缺陷深度的增大,热像温度差峰值和热像对比度峰值与深度呈反比关系,说明分层缺陷深度越小时,缺陷越容易被检测出.

大口径P92厚壁管斜轧穿孔分层缺陷形成倾向性研究

在测定P92钢高温流动应力和热物性参数的基础上,借助于有限元软件MSC.Superform对大口径P92厚壁管二辊斜轧穿孔过程进行3D热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析轧件损伤场及钢管分层缺陷的倾向性,发现与顶头前端接触的轧件內表皮下一定深度区域存在破裂高危带。研究了送进角对损伤场的影响,结果表明:轧件最大损伤特征值随送进角的增大而减小,发生分层缺陷的倾向性降低。

含分层缺陷复合材料夹芯梁力学特性及失效模式的试验研究

为研究分层缺陷对复合材料夹层结构承载特性的影响,对含面芯分层缺陷的复合材料夹芯梁开展了系列轴向压缩试验,采用高速摄影仪记录结构的变形形态及破坏过程,对结构出现的欧拉屈曲、剪切屈曲、局部面板褶皱、纤维压缩破坏等失效模式进行分析,并探讨了梁长度、表层厚度、芯层厚度、缺陷尺寸等参数对结构承载特性的影响。试验结果表明:表层厚度对结构的失效模式及承载能力有着直接影响;对于贯穿型矩形缺陷,当缺陷因子μ≥0.05时,结构发生局部屈曲失效;局部屈曲为非稳态失效,当面板出现局部褶皱后,面芯分层缺陷迅速沿轴向向两端扩展,扩展路径可由面芯界面层进入芯层,造成芯层的剪切破坏。

超声波检测钢管管体分层缺陷方法的研究与应用

阐述了分层缺陷的检测原理,并根据分层缺陷产生的特点及在钢管中分布的位置,制作带有标准反射体的参考样管用于自动超声波探伤设备的动态校准。介绍了检测分层缺陷闸门的设置方法,通过对探头旋转速度、仪器脉冲重复频率、螺距等参数的设定,达到动态下稳定地检出参考样管上的标准反射体,实现对钢管管体分层缺陷的自动检测。通过现场实际检测验证了此检测方法的有效性。

分层缺陷对复合材料层压板疲劳性能的影响

对含有模拟制造分层缺陷的复合材料层压板的压—压疲劳试验表明，层压板有较好的压—压疲劳性能，其低于１０６循环的Ｓ—Ｎ曲线在单对数坐标下呈直线关系。低应力水平和寿命高于１０６循环的试件的剩余压缩强度的下降量低于１０％。超声波Ｃ扫描的结果显示，试件的损伤扩展一般是由边缘分层开始的。

中温固化复合材料层压板分层缺陷注射修补工艺研究

通过预埋石英砂,制备了复合材料层压板分层缺陷试样。采用注射修补法对分层缺陷试样进行了修补。使用电钻在缺陷试样单侧打注胶孔,通过注胶孔将DG-8胶黏剂注入缺陷区域,利用热补仪将注胶后的试样固化。对修补后的试样进行了无损检测、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,修补后的试样拉伸和压缩强度恢复率均达85%以上,试样修补区的DG-8胶黏剂固化良好。

工艺参数对二辊斜轧延伸大口径P92厚壁管分层缺陷的影响

针对二辊斜轧延伸485 mm×73 mm大口径厚壁P92(9Cr-0.5Mo-1.8WVNb)无缝钢管频繁发生的分层缺陷,采用3D热力耦合模拟和Oyane韧性断裂准则,对斜轧延伸过程中轧件的应力应变和损伤特征场的分布特点进行了分析,并系统地研究了不同工艺参数对分层缺陷形成倾向性的交互影响规律.提出了减轻或避免分层缺陷的有效措施,并对穿孔工艺参数进行了优化.研究结果表明,轧件最大损伤特征值随轧辊转速的降低、送进角、轧辊入口锥角和管坯通孔直径的增大而减小,轧件发生分层缺陷的倾向性降低.轧件的最大损伤特征值由工艺优化前的0.377 9降至优化后的0.285 7.现场生产探伤数据对模拟结果进行了验证,采用优化后的工艺参数所生产的钢管成品合格率从原来的88.9%提高到97.2%.

16Mng钢板拉伸断口分层缺陷的分析

对16Mng钢板拉伸断口分层缺陷进行了检验分析,分析表明层状断口是由较多细条状MnS夹杂物及马氏体组织引起的。

Q345B中厚钢板分层缺陷的形成原因

Q345B中厚钢板在拉伸试验后断口出现分层现象,选择分层缺陷严重的部位,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等对其显微组织、缺陷形态和微区成分进行了分析。结果表明:Q345B钢板拉伸试样分层的主要原因是元素偏析;连铸时,硫、锰、铌和钛等元素在钢带心部偏析形成了硫化锰、碳化铌和碳化钛等夹杂物;轧制过程中,这些夹杂物使心部组织变形成条状或带状组织,从而引起了钢板的分层。

无缝钢管分层缺陷的鉴定

连铸圆管坯轧制无缝钢管出现的分层缺陷,是钢管壁厚中间区域和靠近内表面区域存在着异常夹杂物所致,这些异常夹杂物是钢液在冶炼和浇注过程中的脱氧产物,以及卷入钢液中的熔渣、被浸蚀的耐火材料及保护渣。使用超声波测厚仪或超声波探伤仪可以发现这种缺陷;在有分层缺陷的钢管内表面,往往伴有许多鼓包和翘皮;连铸圆管坯生产厂家应该保证连铸圆管坯轧制的无缝钢管无冶炼和浇铸因素引起的分层缺陷。

关于锥形辊穿孔机轧辊转速对毛管分层缺陷影响的讨论

指出了锥形辊穿孔机也要和桶形辊穿孔机一样,要重视对穿孔机轧辊转速的控制。难变形钢和合金管坯在锥形辊穿孔机上穿孔,毛管的主要质量问题也是分层缺陷;降低轧辊转速是消除毛管分层缺陷的关键;只依靠大辗轧角,不能消除某些合金毛管分层缺陷;通常所说的斜轧穿孔金属扭转变形这种“连续”的不均匀变形,不是毛管分层缺陷产生的原因。

45Mn2钢厚壁无缝管分层缺陷分析

对生产45Mn2钢厚壁无缝管时产生的分层缺陷进行了分析,认为钢管产生分层缺陷与钢坯本身的塑韧性有关,同时不同的穿孔工艺对无缝管产品质量也有显著影响。采取相应措施,如提高管坯的塑韧性、确定合理的管坯加热温度、选择合适的轧制工艺、降低轧制速度等,可减少厚壁无缝管分层缺陷的发生率。

复合材料气瓶分层缺陷的红外检测热激励研究

复合材料气瓶红外检测热激励方法主要分为气瓶外部热激励和气瓶内部热激励两种,为了研究适合复合材料气瓶分层缺陷的热激励方法,本文利用COMSOL Multiphysics有限元软件对不同热激励方法下的复合材料气瓶分层缺陷红外检测进行模拟分析,并构建红外检测热激励实验平台,对模拟结果进行热激励实验验证。研究了气瓶外部光激励和气瓶内部热水激励两种热激励方法对复合材料气瓶分层缺陷红外检测效果的影响。结果表明,气瓶外部光激励存在着加热不均匀现象如局部亮斑,且金属的传热较快,检测效果一般;气瓶内部热水激励加热较为均匀未出现亮斑,检测效果良好,更适合复合材料气瓶分层缺陷的红外检测。