大型筒体锻件的成形制造技术

大型筒体锻件是核电、石化等能源装备的关键零件,提高其成形制造技术水平是我国重大技术装备实现国产化的关键。简要介绍了大型筒体锻件在核电、石化等能源领域的应用。较为详细地叙述了对大型筒体锻件的性能要求及其材料的研究现状。阐述了大型筒体锻件成形制造技术的发展状况。认为大型化、细观化是目前大型筒体锻件发展的主要趋势,提高钢锭浇铸质量和改善钢锭构形是提高大型筒体锻件质量的根本,而有效实施控制锻造、优化产品内部晶粒结构则是提高大型筒体锻件质量的关键因素。

宏域微成形与铋系超导带材的加工

铋系高温超导带材是目前唯一能够实现工业化生产并已在强电、弱电领域应用的超导材料,主要加工手段是多道次的拉拔和轧制塑性成形,是一种典型的"宏观作用,微观成形"多芯多场塑性成形过程,即宏域微成形。本文提出了宏域微成形原理和理论框架,包括:宏域微成形的特征、成形尺度的界定、直接微成形与宏域微成形的相互关系、尺度效应、材料组织效应、摩擦效应和温度效应等。采用基本实验测试、计算建模、理论分析和工艺实验来开展宏域微成形的基础科学研究,并提出了可应用于实际生产的节能高效的工艺方案,以指导铋系超导带材的加工成形。

2024Al高温高应变率下动态塑性本构关系的实验研究

运用SHPB装置,文章对2024Al在不同温度和不同应变率条件下的动态力学行为开展了系列的实验研究,基于Johnson-Cook(JC)本构模型,通过实验数据拟合得到了相应的材料模型参量,从而建立了2024Al的动态塑性本构关系。为进一步验证该本构关系,基于有限元方法,对常温下应变率为700s-1的SHPB实验进行了数值模拟,模拟计算结果与实验结果相吻合,表明所得到的模型可以很好地描述该材料在高温高应变率下的动态塑性力学行为。

粉末预热对电子束选区熔化成形工艺的影响

研究了电子束选区熔化成形技术中粉末预热工艺对Ti-6Al-4V合金粉末在高能高速电子束作用下抗溃散性能的影响,并对该粉末进行了三维零件成形试验以验证粉末预热在实际成形中的作用。粉末抗溃散试验结果表明,对粉末进行预热可以明显提高粉末在一定电子束束流下的抗溃散临界扫描速度,增强其抗溃散性能;钛合金粉末的三维成形试验结果表明,粉末预热能够有效地改善成形层表面的"边缘缺陷"和"结球缺陷",提高表面质量,降低层厚;成形件显微组织观察结果表明,预热对层间结合情况有明显改善。

焊接工艺对6005A铝合金激光-MIG复合焊焊缝成形的影响

采用CO2激光-MIG复合焊焊接2.5mm厚的6005A铝合金板,基于正交试验方法研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响。试验结果表明,对复合焊焊缝熔透状态影响显著性从大到小的工艺参数依次为:焊接速度、MIG电流、MIG电压和激光功率,其中前两者影响最为突出。在熔透状态不发生显著变化时,对复合焊焊缝表面成形影响显著性从大到小的工艺参数依次为:MIG电压、焊接速度、激光功率和MIG电流。根据正交试验结果优化了激光-电弧复合焊接6005A的工艺参数,建立了工艺参数选择原则,根据此原则选择合适的参数获得了最佳的焊缝成形。

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 Ⅱ.模拟计算及实验验证

基于本工作第Ⅰ部分建立的挤压铸造凝固过程热-力耦合数学模型及求解方法,开发了相应的模拟计算软件.基于Gleeble高温力学行为测试数据所得的本构关系,采用开发的软件对不同工艺条件下A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算,模拟结果与实验结果一致,表明所建立的模型对挤压铸造过程热和力的分析是正确的.

球床堆燃料元件循环系统任务剖面的建立

研究了球床堆燃料元件输送的关键子系统——循环系统。针对循环系统的"近等径"球流管路气力输送的动力特性,建立了气动推力表达式以及竖直弯管提升、直管提升等典型管段球流运动模型;在分析系统任务可靠性框图的基础之上,结合管路球流运动分析,建立了循环系统的任务剖面。

多功能数字化弧焊逆变电源人机交互系统

针对多功能数字化弧焊逆变电源用于不同焊接方法时工艺过程不同和焊接参数众多的特点,采用键盘输入和LCD显示设计开发了基于数字信号处理器DSP的人机交互系统。通过数据结构的通用化设计和程序流程的优化设计,该系统实现了焊接工艺过程和焊接参数的方便设置和统一管理,用户操作和显示界面简洁、直观、灵活,极大地提高了多功能数字化弧焊逆变电源的实用性。

基于效率特性曲面的水电机组在线监测系统设计

能量效率监测是水电机组监测的重要手段之一。为了能够直观、全面地表达监测结果,从水轮机运转特性曲线图上的等效率特性曲线出发,利用相应的插值算法得到效率特性曲面,并根据效率特性曲面设计在线监测系统软件,根据所需监测的工况参数开发了一块可以连续采样的PCI采集卡,以实现水电机组的效率在线监测和直观显示。该系统已在水电厂实际运行。

多元合金熔体组元活度系数计算方法的改进

基于Miedema模型和Tanaka关系,提出了计算分子相互作用体积模型(MIVM)参数的新方法．该方法仅需知道元素的某些物理性质而无须熔体的实验数据,简化了计算多元合金熔体活度系数的步骤．分别计算了Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2．5Sn在不同温度下组元活度系数的变化,计算了多种铜基合金以及Zn-Sn-Pb-Cd-Bi合金的活度或活度系数与组元配比的关系;并与Wilson模型进行了比较,计算值与实验值较好吻合．

装甲钢马氏体相变塑性的实验研究

采用Gleeble热模拟实验机对装甲钢马氏体相变塑性进行了研究。通过对热变形中的热应变、组织应变和弹性应变进行分离,从总应变中分离了相变塑性,并得到了相变塑性的定量关系式,采用Greenwood-Johnson模型得到该种材料的相变塑性系数。分析结果表明,该种材料的相变塑性、组织应变和热应变是引起变形的主要原因,相变塑性与组织应变数值相当,在热处理变形分析中不容忽视;随着温度降低及马氏体体积分数增大,相变塑性迅速增大,马氏体体积分数达到0.8后,相变塑性基本保持不变;随着施加应力的增加,相变塑性逐渐增大,相变塑性与施加应力呈线性关系。文章研究结果不仅为该种材料热处理、焊接过程形状畸变和残余应力研究提供基础,还为该材料复杂热力学行为研究提供参考。

单摄像机结构光扫描系统中投影仪标定技术

传统的单摄像机、单投影仪三维扫描系统,利用相位值计算被测物体的高度信息,可操作性差,且测量精度不高。将立体视觉的三维重构技术引入到单摄像机、单投影仪扫描系统,利用相位值实现投影仪与摄像机的匹配,根据双目视觉的原理进行三维重构,测量精度明显提高。该技术的关键是投影仪的定标,研究了基于相位匹配技术的投影仪标定算法,实验结果验证了该算法的可行性。

温度和相变影响的弹塑性本构关系及应用

通过考虑温度和相变对等效物性参数的影响,建立了包含附加应力和应变的弹塑性增量本构关系,并采用该本构关系和ABAQUS软件构建了淬火过程的数值模拟平台。该本构模型引入的附加应力和应变分别由温度变化和相演化引起的,具有明确的物理意义。通过对26Cr2Ni4MoV钢的圆筒零件水淬过程的模拟表明,该模型能够正确地分析残余应力沿半径方向的分布规律,并且在截面中间部位残余应力值和靠近外表面的应力峰值与实测值更加接近,说明全面考虑温度和相变影响的弹塑性增量本构关系可改善模拟计算的精度。

变厚度轮辐强力旋压成形过程的分析

利用ABAQUS/Explicit模拟了变厚度轮辐双道次强力旋压过程,给出了建模和分析结果.轮辐旋压成形伴随板坯的剧烈减薄,收口区域较难成形,减薄率达50%,在计算中,轮辐有限元网格畸变严重,为此运用ALE技术改善网格质量,提高了计算精度.对模拟的旋压轮辐厚度与实验测量值进行了对比,二者吻合较好,验证了计算模型和结果的可靠性.通过ABAQUS/Standard计算了轮辐旋压成形后的回弹变形量和残余应力,分析成形后轮辐等效应变分布及回弹特征,研究发现,回弹变形量与旋压成形时壁厚变化量成正比.

结构光三维测量系统中投影仪标定技术研究

投影仪标定是单摄像机单投影仪结构光三维测量中的基础。采用双面标定块实现投影仪的标定。标定块正面为黑底白色圆点图案,通过Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。背面为反射率均匀的白色平面,由投影仪投影双方向高亮度的直线来生成特征点。针对特征点三维坐标难以确定的问题,采用了两种方法:一是依靠摄像机标定结果;二是结合正面圆点图案,利用交比不变性获取更多的有效输入数据。标定设备简单,操作方便。实验结果证明具有较理想的标定精度。

合金材料以及工艺参数对压铸过程中铸件／铸型界面换热系数的影响

采用铝合金ADC12以及镁合金AM50为铸件材料,并采用"阶梯"铸件进行了压铸实验.以压铸过程实际测得的温度作为输入参数,利用自行编制的热传导反算程序计算了压铸过程铸件/铸型间的换热系数.结果表明:不同合金材料对界面换热系数的影响主要表现在换热系数的数值以及保持较高数值所持续的时间上,而对换热系数曲线的形状影响不大;随着高速速度的增大,较薄"阶梯"与铸型之间的换热系数增大;对于较厚"阶梯",随着铸型初始温度的上升,换热系数不断减小.随着铸造压力的增大,最厚"阶梯"与铸型之间换热系数逐渐增大,但铸造压力只在镁合金AM50实验条件下表现出了明显的影响规律.

Al-H系定向凝固制备多孔Al

传统多孔金属材料大多以Al为基,其气孔多为随机分布的不规则形状．而作为规则多孔金属的制备方法——金属／气体共晶定向凝固法(又称Gasar工艺)业已成功应用于Mg,Cu,Ni,Ag,Fe和Si等多种材料,但这一工艺对于Al却并不适用．本工作对此进行的实验研究和理论分析认为,Al熔体中氢气溶解总量过少,加之目前Gasar工艺下Al-H体系的凝固速率较低,因此不能维持固、气两相协同共生生长,导致无法直接采用Gasar工艺制得藕状规则多孔Al．

大型核电主管道制造技术的发展

美国西屋公司AP1000技术是我国引进的第三代核电技术,由于其设计寿命提高到60年,其主管道制造采用整体锻造技术。接管嘴要求与主管一体锻造而成,而且整根管道(包括弯管部分)不允许有环焊缝,属于典型的形状复杂的异形件锻造,制造难度大。本文阐述了主管道材料和成形制造技术的发展情况,根据AP1000核电主管道整体锻造的要求,较为详细地叙述了国内外主管道整体成形制造技术的发展状况和研究展望。

基于单片机的杆球平衡控制系统的研究

杆球平衡系统是控制理论研究的经典实验对象。针对控制理论教学实践目的，介绍了一种杆球平衡控制教学实验系统。该系统利用直线电位器传感金属球在平衡杆上的位置，采用旋转电位器检测平衡杆的俯仰转角，由单片机程序计算输出电压，驱动电机正、反转，使金属球保持于平衡杆中部。通过建模仿真与实验，分别采用PID和模糊控制算法，该系统都能达到稳定，满足教学使用要求。

基于控制Petri网的高温气冷堆燃料装卸过程控制系统设计方法

介绍了一种基于控制Petri网(CPN)的控制系统设计方法,通过将库所与输出和操作关联,将变迁与输入和条件关联,并引入了宏库所和宏操作,实现了对复杂控制系统的分层次设计。在分析燃料元件装卸系统(FHS)基本功能和装卸流程的基础上,利用CPN对其进行了分层设计。根据变迁的触发条件,设计的CPN可直接转换为PLC的LAD程序;该程序在FHS模拟控制系统试验台上进行了验证。应用结果表明,该方法具有设计结构清晰,描述严格准确,程序设计高效等优点,可以很好地满足球床式高温气冷堆(HTGR)燃料装卸过程控制系统的设计要求。