钢丝绳芯输送带接头强度与预成型芯胶技术研究

钢丝绳芯输送带是带式输送机的牵引和运载构件,接头破坏是引起钢丝绳芯输送带故障的主要原因。为了提高输送带的接头强度和接头硫化效率,基于现有接头硫化工艺,提出了一种预成型芯胶敷设技术,以ST1600型钢丝绳芯输送带接头为研究对象,对该技术的应用进行了理论分析和试验研究。首先,建立输送带接头力学模型并进行受力分析,通过ANSYS Workbench软件研究钢丝绳水平、垂直间距不均匀性对接头强度的影响,然后,提出预成型芯胶敷设方法,通过芯胶流固耦合分析对比了填充式芯胶与三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽对限制钢丝绳偏移的作用效果。最后,通过接头预成型芯胶硫化试验研究了该技术对输送带胶体粘合强度、接头硫化效率以及接头强度的影响。研究表明:输送带接头处钢丝绳的受力与其纵向位移有关,由于传统接头硫化作业中无法实现钢丝绳的均匀分布从而引起钢丝绳受力不均,影响接头强度,而钢丝绳水平间距相较垂直间距的变化对钢丝绳等效应力的影响尤为显著,更易引起接头钢丝绳的破坏。预成型芯胶敷设技术能够有效减少钢丝绳的偏移量,其中半圆形芯胶凹槽效果最优,水平方向减少70%,垂直方向减少86.9%。在相同硫化条件下,与填充式芯胶相比,三角形、梯形和半圆形芯胶凹槽硫化后的粘合强度分别提升了1.91%、−3.51%、2.48%,半圆形芯胶与钢丝绳结合度最好;采用半圆形芯胶凹槽的预成型芯胶技术敷设钢丝绳可减少70%作业时间,硫化后的输送带接头强度提高5.74%。研究结果可为钢丝绳芯接头硫化工艺的改进提供理论和实践指导。

钢丝绳芯输送带接头强度控制理论研究

为保证钢丝绳芯输送带硫化接头强度,需做好断带事故预防和预警。基于“钢丝绳-橡胶”黏合理论,在建立钢丝绳芯输送带接头理想模型的基础上,采用理论计算和事故案例对比分析法,研究了接头形式、结构、工艺对接头强度的影响机理。研究表明,有效黏合长度比、钢丝绳-橡胶的黏合强度是保证接头强度的根本要素,钢丝绳芯大面积抽动是断带事故的重要表征。

基于搅拌摩擦焊技术的水陆两栖飞机隔框及焊接接头强度分析

为了验证带有搅拌摩擦焊的小型水陆两栖飞机机身强度,本文利用有限元仿真技术,建立机身精细化有限元模型,在不同着水工况下对小型水陆两栖飞机机身隔框进行了强度计算分析以及焊接接头强度校核。本文对有限元模型采用静强度求解分析,得到机身隔框的von Mises应力云图;同时,给出焊接处强度校核的工程方法,在对隔框分析的基础上,着重分析了危险隔框处搅拌摩擦焊焊接接头的连接强度。结果分析表明,在对称船艉着水工况下,飞机部分隔框裕度值为负,可能发生强度破坏,但焊接接头强度满足要求,没有发生失效,验证了本文对象应用搅拌摩擦焊技术的可行性。

反应层厚度对Al_(2)O_(3)/AgCuTi/Ti-6Al-4V接头强度的影响

通过保持一定钎焊温度 ,改变钎焊时间得到不同反应层厚度的 Al2 O3/Ag Cu Ti界面。结合扫描电镜 (SEM)和力学试验结果 ,分析了反应层厚度对 Al2 O3/Ag Cu Ti/Ti- 6 Al- 4V接头强度的影响。结果表明 :厚度为 1.5μm时 ,接头强度达到最大值 12 5 MPa;厚度小于 1μm,剪切试样沿反应层和 Al2 O3陶瓷界面断裂 ;大于 3μm,沿反应层断裂。反应层厚度较薄时 ,接头强度取决于界面强度和残余应力的大小 ;反应层厚度较厚时 ,接头强度取决于反应层自身强度和残余应力的大小。

高Ti,Nb析出强化高强钢接头强度及焊接热影响区软化行为分析

采用混合气体(80%Ar+20%CO2)保护焊对高Ti,Nb析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究.结果表明,随着焊接热输入增大,接头强度有降低趋势.焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为.粗晶区晶粒长大及10 nm以下(Ti,Nb,Mo)(C,N)第二相粒子的溶解造成强化效果降低.未溶的(Ti,Nb,Mo)(C,N)第二相粒子固定了C,Mo元素,降低过冷奥氏体的稳定性,不能得到硬度较高的板条状马氏体或贝氏体,而形成硬度较低的粒状贝氏体.第二相强化效果的降低不能通过组织强化有效弥补,从而造成粗晶区软化.在细晶区热循环作用下,10 nm以下第二相粒子粗化,使得偏离其临界强化尺寸,析出强化效果降低,造成细晶区软化.

Ti和Ti/Ni/Ti连接钨与铜及其合金的界面结合机制与接头强度

采用热 力学模拟试验机Gleeble1500D作加热设备,用Ti片和Ti箔 Ni片 Ti箔复合中间层扩散连接钨与铜及铜合金CuCrZr。结果表明,当用Ti片连接钨与铜,连接温度下Ti与Cu反应但未转化成液相时,则反应层由具有一定脆性的多层化合物组成,接头强度偏低;当Ti片通过共晶反应转化成液相且大部分液相被挤出连接区时,接头强度显著提高,最高达220MPa。用Ti Ni Ti复合中间层连接钨与CuCrZr时,结合界面是通过Ti分别与Ni、W及Cu相互扩散并反应生成多层化合物和固溶体而形成的;与Ti片连接钨与铜的接头形成相似,连接过程中Ti箔未转化成液相时接头强度偏低,Ti箔转化成液相时接头强度明显提高。

钛及钛合金电弧钎焊及接头强度

用Ti-Cu-Ni,Ti-Cr-Zr钎料在TIG电弧加热条件对TA2和Ti-6Al-4V钛合金进行钎焊。结果表明:用Ti-Cu-Ni钎料钎焊TA2和Ti-6Al-4V钛合金的搭接接头强度分别是418.3MPa和439.6MPa;用Ti-Cr-Zr钎料钎焊TA2和Ti-6Al-4V钛合金的搭接接头强度分别是575.2MPa和656.1MPa。对Ti-Cu-Ni钎料/母材界面分析认为固液异分化合物η相((Cu,Ni)Ti2)生成时呈笋状生长,嵌入钎缝对钎缝的强度提高有利。对Ti-Cr-Zr钎料/母材界面分析,认为主要是固溶体β-Ti(Cr)存在提高了钎缝强度。

T2紫铜-45钢异种材料电子束焊的焊接接头强度与缺陷评定

焊接接头性能与缺陷一直是焊接领域的重要课题,文中针对T2紫铜-45钢异种材料电子束焊的焊接接头强度和焊接缺陷的问题,首先采用SEM观测焊缝区域的微观形貌,分析其组织构成,并通过标准拉伸和三点弯曲试验,得到接头焊缝区的界面强度参数;其次依据断裂韧性值,开展了针对该异种材料试样内部缺陷的缺陷评定.结果表明,采用电子束焊加工该异种材料,焊缝内部存在宏观偏析现象.此外,依据表征得到的T2紫铜/45钢异种材料界面强度参数,验收通过了基于BS7910标准的2A级缺陷评定.

氧化铝陶瓷与不锈钢钎焊的接头强度与热震抗力

研究了钎焊温度对氧化铝陶瓷与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢接头强度的影响，探讨了钎焊接头的热震抗力。结果表明，由于陶瓷／钎料界面反应和界面残余应力的综合影响，随着钎焊温度的增加，接头强度先增加然后逐渐降低，８５０℃钎焊时接头强度最高。在低于６００℃温度范围内加热后空冷或加热空冷循环热震时对钎焊接头强度损伤较小，而淬水热震，特别是在３００℃以上温度时对接头强度损伤较大，严重者出现开裂现象，这主要是界面附近存在较高的残余热应力的缘故。

铝基复合材料；真空钎焊；接头强度；断裂分析

采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空高频感应条件下对SiCp/LY12复合材料进行了钎焊连接。试验结果表明：钎焊温度、保温时间、SiC颗粒的体积分数以及焊后时效处理均会影响SiCp/2024Al复合材料钎焊接头的连接强度：钎缝中有少量SiC颗粒存在，且分布不均匀。在靠近母材处出现贫化区，在钎缝中心两侧有较小的集聚区。SiCp/LY12复合材料钎焊接头的断裂是由于钎缝金属中的SiC颗粒成为裂源，裂纹沿钎缝作低能量撕裂所致。

TB2钛合金扩散焊接头强度的影响因素

利用Gleeble-1500型热/力模拟试验机对TB2钛合金在无中间夹层情况下,在不同焊接温度、保温时间、焊接压力条件下进行了扩散焊实验,利用金相分析、SEM手段分析了扩散焊接头情况,通过剪切实验,得到了不同实验条件下的扩散焊接头的剪切强度,并对其进行了分析。结果表明,TB2合金扩散焊最佳工艺参数为:扩散焊温度850℃;保温时间30min;连接压力5MPa。

渗钛Si_3N_4/Q235钎焊界面反应对接头强度的影响

说明了渗钛Ｓｉ３Ｎ４／Ｑ２３５钎焊界面反应与微观结构对接头强度的关系，并对各主要工艺因素对接头强度的影响规律进行了探讨，为渗钛陶瓷／金属钎焊规范的优化选择提供了试验及理论依据。

TiAl/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

扩散连接界面组织结构是影响连接性能的关键因素,不同的界面组织结构及生成相所决定的接合强度不同.本文研究了TiAl/40Cr钢的扩散连接,结果显示:连接温度过高及连接时间过长时,由于界面处形成了过多的TiC脆性层及Ti3Al+FeAl+FeAl2的金属间化合物混合层,接头拉伸强度低;当连接温度较低及连接时间较短时,界面紧密接触与元素扩散不充分,接头拉伸强度也较低.脆性TiC层的生成导致TiAl与40Cr钢之间的扩散连接性能较差,接头均破断于TiC层或TiC层与Ti3Al+FeAl+FeAl2的金属间化合物混合层之间.

几何尺寸对胶接接头强度影响的有限元模拟

采用三维弹塑性有限元模拟的方法,研究了几何尺寸对铝胶接接头强度的影响。结果表明:随着胶层厚度的增加,胶接强度先增大后减小;在一定范围内随着搭接长度的增大而增大,呈非线性关系;与搭接面积呈线性关系,在搭接面积相同的情况下,可以通过增加搭接宽度减小搭接长度来增大接头强度;另外,胶结强度随夹具之间的距离变短而降低,随被粘物厚度的增大而增大。厚度达到一定程度,这种趋势变化趋于缓慢。

不同焊料对Cu/W钎焊接头强度的影响

采用镍基焊料、铜基焊料、银基焊料、金基焊料对钨、铜进行真空钎焊实验,接头的剪切强度和扫描电镜分析表明,用银基焊料、金基焊料焊接钨、铜,焊缝扩散层薄,接头强度高,银基焊料中的活性元素钛对母材的浸润性好。

TiAl/V/Cu/40Cr钢扩散连接界面组织结构对接头强度的影响

扩散连接界面组织结构是影响连接性能的关键因素 ,不同的界面组织结构及生成相所决定的接合强度不同。研究了TiAl/V/Cu/40Cr钢的扩散连接 ,结果显示 :在V/Cu及Cu/40Cr的连接界面处出现了对连接性能有利的无限固溶体层 ,而在TiAl/V界面处有金属间化合物层出现 ,接头全部断裂于TiAl/V界面处。TiAl/V界面生成的金属间化合物V5Al8脆性相严重弱化了接头性能 ,使接头强度仅为 2 0 0MPa。

脉冲加压扩散连接工艺参数对钛合金与不锈钢接头强度的影响

采用脉冲加压扩散连接工艺对TA17钛合金与0Cr18N i9Ti不锈钢进行了连接试验。利用液压万能试验机测试了接头拉伸强度,分析了脉冲加压扩散连接工艺参数对接头强度的影响。结果表明:当连接温度为1098K、脉冲最小压力Pm in=8MPa、脉冲最大压力Pm ax=50MPa、脉冲次数为20次、脉冲频率为0.5Hz时,加热速度vh=30K/s,冷却温度vc=5K/s,得到最高的接头拉伸强度为293MPa,连接所用的有效时间仅为220 s,实现了钛合金与不锈钢的高效良好连接。利用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析了接头组成相及断口形貌,接头界面主要存在β-钛、Fe2Ti,FeTi,拉伸试验中β-钛的固溶体承担了主要的拉伸力。

还原氧化石墨烯对复合材料电阻焊接头强度的增强作用

目的通过还原氧化石墨烯(RGO)与不锈钢网的结合,改善不锈钢网作为电阻焊接玻璃纤维增强聚醚酰亚胺(GF/PEI)层合板植入体时的界面性能。方法在相同的焊接工艺下,对不同焊接时间的焊接强度进行比较。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱对改进的Hummers法合成的氧化石墨烯(GO)和水合肼还原的GO进行表征。使用扫描电镜和动态接触角对包裹不同次数RGO的不锈钢网进行测试分析。以包裹不同次数RGO的不锈钢网为植入体进行电阻焊接试验,并对焊接强度和失效模式进行分析。结果不同的焊接时间下,确定120 s左右时达到最高单搭接剪切强度,为26.6 MPa。由于RGO的疏水性,表面包裹不同次数RGO的不锈钢网动态接触角由89.8°增长到127.7°。在优化后的焊接时间下,用包裹5次RGO的不锈钢网为植入体的电阻焊接强度达到最高,为41 MPa。同时,RGO的加入使电阻焊接失效模式由最初的不锈钢网直接剥离失效向不锈钢网与层合板同时撕裂失效转变。结论RGO包裹的不锈钢网有效地改善了纯不锈钢网作为植入体和PEI树脂的界面相容性,对电阻焊接接头强度有着明显的提高。

钎焊间隙对镍基非晶态及晶态钎料接头强度的影响

系统研究了Ni_(82.5)Cr_7Si_(4.5)B_3Fe_3成分的非晶态及晶态钎料在不同的钎焊规范下真空钎焊1Cr18Ni9Ti不锈钢时接头强度随钎焊间隙变化的特征及与钎缝组织的对应关系.结果表明,接头强度随钎焊间隙的变化存在平台值现象,平台对应的两个特征钎焊间隙分别称为最小可用钎焊间隙(W_(min))和最大可用钎焊间隙(W_(max));从保证填缝质量及成形来看,W_(min).不应小于0.01mm;从避免钎缝中出现脆性化合物相及获得较高接头强度考虑,钎焊间隙选择不应大于W_(max);在两个特征钎焊间隙内,钎焊间隙变化对接头强度影响不大;钎焊温度或钎焊保温时间增加时,最大可用钎焊间隙也增大,而最小可用钎焊间隙基本保持不变.

液-固扩散焊复合连接Ti(C,N)与40Cr的界面行为与接头强度

通过预置Ti/Cu非对称中间层对Ti(C,N)基金属陶瓷与40Cr钢进行了液-固扩散焊复合连接试验,重点研究了界面组织、接头强度及其影响因素.结果表明,通过预置Ti/Cu非对称中间层液-固扩散焊,能够分别实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔,以及铜箔与40Cr钢之间的冶金结合;Ti(C,N)基金属陶瓷界面物相呈梯度分布,形成Ti(C,N)基金属陶瓷/TiAl2/Ti2Cu/TiCu/铜箔结构;Ti(C,N)基金属陶瓷一侧靠近界面区域存在较大的焊接残余拉应力,以及脆弱的TiAl2金属间化合物层,是制约焊接接头强度的关键因素;单纯以铜箔为中间层,采用常规固相扩散焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷,即使在加热温度1 223 K、压力20 MPa条件下,也难以实现Ti(C,N)基金属陶瓷与铜箔的有效连接.