液氮冷却对TC4钛合金激光焊接微观组织、残余应力与变形的影响

针对钛合金薄板激光焊接残余应力与焊接变形大的问题,提出了液氮冷却激光焊接方法,将液氮冷却氩气作为冷却介质作用于试件表面。开展了TC4钛合金锁底结构液氮冷却激光焊接实验,分析了不同冷却条件下TC4钛合金激光焊接接头的微观组织、残余应力与焊接变形。结果表明,相较于自然冷却的激光焊接接头,液氮冷却激光焊接接头热影响区宽度变窄,焊缝中部宽度增大63.7%,下熔宽增大70.5%,焊缝组织更为均匀,焊后变形显著减小,整体变形量降低约5.2%。这是由于液氮冷却熔池后方处于高温的金属急剧冷却,很大程度上补偿了已产生的压缩塑性应变,使得焊接变形减小。

液氮冷却作用下高温花岗岩损伤实验

液氮作用于高温岩石能够损伤致裂岩石,因此可用于提高干热岩地层的钻井和压裂效率。为研究液氮快速冷却高温岩石对其物理和力学性质的影响规律,分别采用液氮冷却和自然冷却对不同温度(25～600℃)的干燥花岗岩岩样进行处理,通过对比两种处理方式下岩样的声波速度、渗透率、抗拉及单轴抗压强度的差异,得到液氮冷却对高温花岗岩的损伤特性。结果表明:液氮冷却可有效损伤高温花岗岩;对于实验中150～600℃的花岗岩,经液氮冷却产生的损伤能使其波速降低4.13%～10.04%,渗透率提高0.21～182.80倍,抗拉强度降低4.95%～34.54%,抗压强度降低13.95%～29.30%,弹性模量降低7.33%～45.74%;冷却前岩石温度越高,冷却过程中产生的热应力越大,冷却损伤程度越大。

液氮冷却FSP对AZ31镁合金材料力学性能的影响

利用液氮冷却装置减少了搅拌摩擦加工(FSP)过程中的热输入,采用SEM、显微硬度仪和试样拉伸设备对搅拌区显微组织和力学性能进行了测试分析。研究表明:通过液氮冷却作用减小热输入、减小搅拌头转速和增加搅拌摩擦道次均有利于减小搅拌区晶粒尺寸。液氮冷却条件下,搅拌头转速和进给速度分别为1000 r/min和37 mm/min时,两道次加工得到的搅拌区晶粒平均尺寸减小至100 nm左右,同时搅拌区硬度提高为原材料的2.7倍。液氮冷却环境FSP试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是自然冷却环境FSP试样的1.39、1.35和1.31倍。强度最大试样断口处分布着大量微米级韧窝和少量解理面,呈韧性断裂为主的混合断裂特征。

低温液氮冷却下高速切削淬硬钢的切屑形成及刀具磨损

针对低温液氮冷却下淬硬钢高速车削过程中切屑形成及刀具磨损机理尚缺乏相关研究的问题,开展了液氮冷却下的淬硬钢高速切削研究,并与干切进行了对比。分析了切削力、切削温度、切屑特征以及刀具磨损特征,讨论了冷却润滑、切屑形成及刀具磨损机理。结果表明:与干切相比,各组实验中低温液氮冷却切削的切削温度降低了6.9%~9.9%,因材料硬化使得切削力增大了10.1%~12.8%;低温液氮冷却下,切屑锯齿化程度相比干切明显增大,这与第一变形区应力应变更大、切屑形成存在从热塑性剪切失稳到周期性脆性断裂的过渡有关;低温液氮对切削界面的润滑降低了切削热,液氮强射流吹离了高热切屑,强传热换热能力可迅速置换切削区热量;与干切相比,低温液氮明显减小了黏结磨损,通过冷却增强刀体减缓了刀具微剥落,刀具寿命延长了28.6%~47.1%;低温液氮冷却下,黏结不再是主要磨损机理之一,磨粒磨损、冲击磨损为主要磨损机理,后刀面片状剥落和微崩刃为主要刀具破损形式。

液氮冷却单色仪晶体的热应变分析

本文报道了设计中的上海同步辐射装置扭摆器光源光束线站所用双晶单色仪的第一晶体液氮冷却的ANSYS有限元分析结果 ,晶面倾斜误差RMS值为 2 .33μrad ;尝试了用光学追迹的SHADOW软件计算晶体受光面变形对晶体摇摆曲线展宽的贡献 ,结果表明液氮冷却晶体的参数能够满足同步辐射光束线站对单色仪晶体的要求 ,晶体冷却设计方案是可行的 ,用SHADOW软件模拟计算晶体摇摆曲线的方法是预言晶体光学参数的行之有效的方法。

液氮冷却磨削淬火后42CrMo钢的组织与硬度

用液氮作为冷却液对调质态42CrMo钢进行磨削淬火试验,之后对试验钢进行空冷和深冷处理,研究了淬硬层的组织、硬度和表面粗糙度,并将其组织与乳化液冷却磨削淬火试验钢的淬硬层组织进行对比。结果表明:与乳化液冷却磨削淬火相比,液氮冷却磨削淬火后,淬硬层中的马氏体更加细小;深冷处理后,淬硬层中的的马氏体和碳化物增多;随着磨削深度增加,液氮冷却磨削淬火试验钢淬硬层的厚度、峰值显微硬度和表面粗糙度均增大。

液氮冷却对碳纤维复合材料钻削表面完整性的影响

目的研究液氮冷却与钻削工艺对碳纤维复合材料钻削质量的影响。方法采用YG10X硬质合金钻头开展碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料(T300)的液氮低温钻削与常温干式钻削的对比试验研究。分析液氮低温作用下不同钻削参数时的声发射信号有效电压值(Root-Mean-Square of Acoustic Emission Signals,AE-RMS),并结合孔的加工质量与声发射信号进行有效的识别。结果与常温干式钻削相比,液氮低温钻削的AE-RMS在钻削阶段平均值增大,且信号相对平稳,在钻出阶段末尾处减小,且无明显突变,孔出口分层因子和出口毛刺减小。在vf=30 mm/min时,孔出口分层因子降低了9.2%,孔壁表面质量提高。结论与常温干式钻削相比,液氮低温钻削在钻削阶段中,AE-RMS增大,但其波动幅度减小,孔出口毛刺、撕裂等缺陷减少。通过SEM观察,液氮低温钻削下的纤维断口明显减少,树脂涂覆表面整洁平滑,横向纤维与树脂界面有较好的结合性,没有大面积纤维树脂剥离,孔壁表面质量提高。

EPICS在SSRF液氮冷却单色器运动控制中的应用

介绍了上海光源液氮冷却单色器的工作原理,描述了在EPICS环境下实现单色器步进电机控制、能量扫描和探测器信号实时获取、晶体切换和高度补偿以及单色器姿态参数保存等功能。实验结果表明,单色器能够提供满足实验要求的同步辐射光,运动控制系统的各项指标达到或优于设计目标。

磁热效应直接测量用液氮冷却脉冲磁体系统

介绍了一个液氮冷却脉冲磁体系统,用于磁性材料的磁热效应的直接测量。该磁体系统使用了相对小的脉冲电源(22kW),其脉冲间隔设为5档(1,2,3,4,5s)。螺线管孔径为20mm,实验测得该磁体系统能稳定工作到2.232T(在180A电流时),在螺线管中心直径为10mm的实验空间内,磁场的理论计算得到均匀度小于1%,满足了磁性材料磁热效应测试的需要。

铝型材挤压生产中液氮冷却技术的应用分析

简要介绍了液氮冷却技术的工艺原理及其系统结构组成;通过对铝型材挤压生产过程中几个重要工艺因素的分析,探讨了液氮冷却技术对铝型材挤压生产所带来的有益效果:采用液氮冷却技术能有效降低铝型材的出口温度,改善型材的表面质量,有利于提高其挤压生产速度,促进企业提高生产效率。

液氮冷却条件下纳米AgCl/PMMA杂化材料的断面研究

采用本体聚合法制备了纳米AgCl/PMMA杂化材料。XRD分析表明 ,该杂化材料是无定形的。高分辨率SEM分析表明 ,AgCl纳米粒子呈球形 ,分布较均匀 ,粒径小于 50nm。SEM和EDS分析表明 ,液氮冷却条件下纳米AgCl/PMMA杂化材料断面为脆性断裂 ,Ag。

液氮冷却加工Ti-6Al-4V表面残余应力多因素仿真分析

针对Ti-6Al-4V钛合金液氮冷却加工,建立基于切削区域分解的液氮冷却正交切削表面残余应力有限元预估模型,分析冷却施加方式、切削参数和刀具参数等因素对表面残余应力分布的影响。通过仿真加工表面残余应力数据分析,前、后刀面同时冷却、较小切削速度或较大切削深度以及增加刀具刃口半径均有助于获得加工表面压应力,对液氮冷却加工的实施提供了参考依据。

低温永磁波荡器过冷液氮冷却系统的设计

低温永磁波荡器(Cryogenic Permanent Magnet Undulator,CPMU)是目前插入件技术发展的主要方向之一,其利用一些永磁材料,如钕铁硼(Nd Fe B)或镨铁棚(Pr Fe B)的磁场性能在低温下明显高于室温的特性来提高波荡器性能和光源束流品质,工作温区为50-150 K,需要冷却系统的冷却。CPMU冷却系统主要包括过冷液氮冷却系统和磁体阵列冷却回路。本文介绍了上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)CPMU过冷液氮冷却系统的设计方案和设计参数,进行了系统主要热负载的分析;对冷却系统中关键设备之一的过冷换热器进行了设计,并计算分析了过冷氮流经CPMU冷却系统的全程阻力损失,为系统另一关键设备液氮泵的选型提供依据。对CPMU过冷液氮冷却系统进行的在线测试表明,该设计满足CPMU样机的冷却需求。

模具液氮冷却对铝型材出口温度及挤压速度的影响

通过现场生产试验,研究了6063铝合金型材挤压过程中模具液氮冷却技术对型材出口温度及挤压速度的影响。结果表明,采用对模垫的液氮冷却技术能有效起到冷却作用。液氮的开度大小直接影响到型材出口温度,当液氮开度值较小时,对型材出口温度影响较小。当液氮开度值达到70%时,型材出口温度显著下降。采用模具液氮冷却,铝合金型材挤压速度由0.2 m/s提高到0.3 m/s,大大提高了生产效率。

液氮冷却作用下三类高温岩石力学性能试验研究

为了研究液氮冷却对高温岩石物理力学性能的影响,对不同温度下(25~350℃)的花岗岩、片麻岩和砂岩试样进行液氮冷却处理,开展了一系列的物理力学试验研究,结合微观观察结果分析了各类岩石的损伤机理.结果表明,提高加热温度能够加剧液氮对岩石内部结构的损伤,随温度的升高,岩石的孔隙率、峰值应变逐渐增大,而纵波波速、抗压强度和弹性模量则相反.高温和液氮冷却所产生的热应力导致岩石内部裂纹的萌生和扩展,且微裂纹主要沿石英矿物边界发育.随着加热温度的升高,微裂纹的数量呈逐渐增加的趋势,这是岩石宏观特性退化的主要原因.三类岩石对加热和液氮冷却处理的敏感度不同,这与岩石在成岩作用、矿物成分、胶结类型以及孔隙结构方面的差异有关.

液氮冷却模具技术在铝型材挤压生产中的应用研究

简要介绍了液氮冷却模具技术的基本原理以及常用的冷却通道布置方法。通过收集现场生产试验数据,分析了铝型材挤压过程中液氮冷却模具技术对模具温度、挤压速度、出料口型材温度及其表面光洁度的影响。结果表明:采用对模垫的液氮冷却技术是可行的;液氮开度值设定为70%时,模具温度显著下降,挤压速度最高提速可达37.5%,出料口型材降温幅度达到最大4.6%,型材表面光洁度明显提高;采用液氮冷却模具技术,大大提高了铝型材生产效率和表面质量。

液氮冷却对铁基形状记忆合金车削加工性能的影响研究

针对铁基形状记忆合金常规冷却切削条件下因材料自身相变点及热滞性所出现的表面加工质量差、超弹性性能受损、切削效率低等问题,研究液氮冷却对改善形状记忆合金性能的影响。设计液氮喷淋低温冷却车削Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C系形状记忆合金试验,研究了液氮喷淋低温冷却、常规水基切削液冷却、干切削等不同冷却方式、不同工艺参数下切削振动以及表面粗糙度的变化特性,分析了不同冷却方式对切削表层微观组织结构的影响。结果表明,液氮冷却能较好地改善铁基形状记忆合金的切削性能及微观组织。

SSRF低温永磁波荡器液氮冷却系统设计与动态热负载测试

介绍了上海同步辐射装置(SSRF)三台低温永磁波荡器液氮冷却系统的整体设计方案。根据低温永磁波荡器在SSRF中的布局,给出了液氮冷却系统的设计方案。基于各设备的漏热,对传输系统的流阻进行了分析和计算,结果满足冷却要求。利用波荡器有无加载束流和不同磁间隙下冷却流体的进出口温度和流量进行计算,获得了周期长度为20 mm,磁长度为1.5 m的低温永磁波荡器的动态热负载。

高压冷却和液氮冷却在切削钛合金中的应用

针对钛合金切削加工难度大的特点,介绍了高压冷却润滑系统的优点和设计原则,利用高压冷却的优势来延长刀具寿命、控制切屑成形、提高切削速度和提高工件表面质量,进而提高生产效率。文中还介绍了液氮冷却的特点以及使用过程中应考虑的几点问题。

液氮冷却模具挤压建筑型材试验研究

本文是用液氮冷却模具挤压建筑型材的试验总结。探讨了液氮冷却模具对型材挤压生产的影响,对产品质量和生产效率的影响。采用液氮冷却模具,既提高了生产效率,又延长了模具使用寿命。本公司己在生产中采用液氮冷却模具。