铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测

文中首先采用同一组焊接参数,在四种厚度基板上进行单道20层铝合金薄壁试样成型,发现不同厚度基板下试样稳定区的焊道宽度相同.基于此结论,利用二次通用旋转组合方法设计试验样本,通过二次回归方程建立工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度、层间温度)与成型试样稳定区域焊道宽度尺寸预测模型,经验证发现模型预测效果较好.结果表明,影响焊道宽度的主要因素有焊接电流、焊接速度和层间温度.当电流小于95 A时,参数对焊道宽度的影响顺序为:电流大于焊接速度大于层间温度;当电流大于95 A时,顺序变为:电流大于层间温度大于焊接速度.同时,焊接电流和层间温度间存在交互作用.

电弧増材制造厚壁结构焊道间距计算策略

对单层多道电弧増材制造结构的形貌特征进行研究。发现单条焊道形貌、焊道间距和焊道数目共同决定单层多道结构的最终几何形貌。因此,当焊接参数确定后,焊道间距将在最大程度上影响着单层多道结构的表面平整度。为获得较为合理的焊道间距,总结其他学者在该问题上所用的计算模型。借助于试验手段,阐述传统模型在铝合金电弧增材制造应用中的不足,包括在模型推导过程中采用焊道轮廓近似而产生的误差和模型在使用过程中的局限性。通过对传统模型进行修正,建立一种基于焊接速度、送丝速度和余高的新型焊道间距计算模型。采用试验的方法,对该模型的实用性进行验证。试验结果显示,该模型能够在较为宽泛的参数范围内计算单层多道结构的最佳焊道间距。

2219铝合金TIG填丝堆焊成形薄壁试样组织特征

进行了2219铝合金多层单道TIG填丝堆焊成形试验，并观察了堆焊成形试样的宏观形貌与微观组织特征。结果表明，堆焊成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象。在试样的中下部区域有平行条纹出现，条纹间距大约相等，并且条纹区域与层间位置大致重合。顶部区域组织呈树枝状，且Cu元素偏析严重。中下部区域组织形态多样，包括条纹组织、等轴组织、柱状组织和平面组织，各类组织依次循环出现，同时Cu元素偏析明显改善。堆焊试样中存在一定量的孔隙缺陷―气孔和缩孔，两者尺寸介于10～80μm 之间，集中出现在层间位置（条纹）。

TIG增材制造4043铝合金薄壁零件组织及力学性能

采用TIG增材制造的方法制造4043铝合金零件,并对沉积态材料的组织特征及力学性能进行研究。观察结果发现,沉积态4043铝合金中存在着大量的柱状树枝晶,晶粒沿着垂直于焊缝的方向定向生长,并可以穿越层间条纹区域。沉积态材料的组织中存在着两类偏析现象:枝晶偏析和层间偏析。拉伸试验结果显示,沉积态材料的平均抗拉强度为146.7 MPa,断后伸长率为19.11%。材料的强度稳定性较好,而塑性的稳定性较差。不同取样方向的拉伸试验结果显示,沉积态4043铝合金无力学性能各向异性。

机械密封在干摩擦状态下的摩擦界面热力耦合分析

依据W-M分形函数建立了接触式机械密封摩擦副三维瞬态滑动接触模型,考虑了接触微凸体之间相互机械作用和摩擦的热力耦合,基于ABAQUS分析平台,首次提出了能够模拟机械密封摩擦副回转运动的计算模型,仿真分析了机械密封摩擦副在干运转条件下的摩擦特性.研究结果表明:接触面温度分布不均匀,局部温度很高,在接触微凸体中心区域出现极值;在滑动后很短时间内温度急剧上升,随着滑动进行,接触节点温度继续升高,但是温升速率减缓;粗糙体轴向温度梯度较大,其亚表层区域存在较大的热应力,易发生热损伤失效;在接触微凸体轴向距表层较近的局部区域存在拉应力,滑动行为会使微凸体内部拉应力区域扩大,拉应力的数值也增大.微凸体接触区轴向上的应力状态是变化的,依次为压应力-拉应力-压应力.

气隙式膜蒸馏在溴化锂吸收式制冷系统中的应用

以1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)为改性剂,采用表面接枝方法制备疏水性PFDTES-Al2O3管式复合膜,并将其应用于溴化锂吸收式制冷系统。通过LiBr/H2O溶液的气隙式膜蒸馏实验,测试管式复合膜对溶液的分离性能。结果表明:通过PFDTES成功制备出疏水性PFDTES-Al2O3管式复合膜;膜蒸馏渗透通量随着操作压力、进料温度及进料流量的增大而增大,随着进料浓度的增大而减小;对于LiBr的截留率始终保持在99.99%以上。在膜蒸馏实验结果的基础上,进一步利用Aspen Plus软件模拟了基于PFDTES-Al2O3复合膜的新型溴化锂吸收式制冷系统的换热过程,研究该复合膜应用于溴化锂吸收式制冷系统的可行性。结果表明:性能系数(COP)随着LiBr/H2O稀溶液浓度及流量的增大而减小,随着LiBr/H2O稀溶液温度的升高而增大;并且LiBr/H2O稀溶液温度及流量是主要的影响因素。在操作压力0.08MPa、LiBr/H2O稀溶液流量86L/h、质量分数50%、温度>70℃、冷侧流量120L/h和温度20℃的条件下,COP>0.7,说明将PFDTES-Al2O3复合膜用于溴化锂吸收式制冷系统,不仅可以减小设备的体积,还能降低运行成本,具有较高的可行性。

核岛蒸汽发生器镍基换热管焊接工艺研究

新型核岛蒸汽发生器的换热单元大量采用换热管对接焊方式,焊缝成形及性能要求极高。就此,对核岛蒸汽发生器镍基换热管焊接工艺进行研究。在研究中,建立镍基换热管的物性数据库,开发专用焊接设备与工装,采用有限元仿真技术与焊接工艺试验相互校核的方式,开发出适用于直径12mm、壁厚1.1mm的NC30Fe镍基换热管焊接热源模型,并且优化得到满足考核要求的焊接工艺参数。所做研究为后续新型核岛蒸汽发生器的批量化生产奠定了基础。

9Cr铁素体马氏体钢焊接性能研究

采用自动氩弧焊对9Cr铁素体马氏体钢和焊缝金属进行对接填充焊接,研究9Cr铁素体马氏体钢的焊接性能。通过扫描电镜得到表面形貌与断口形貌,对晶粒特性与析出相形貌进行分析,为提高9Cr铁素体马氏体钢的焊接质量提供参考。

蒸汽发生器与主泵泵壳焊接有限元模拟分析

针对三代核反应堆蒸汽发生器与主泵泵壳的焊接,采用有限元法进行隔离层堆焊及对接焊的二维模拟、三维模拟,还原焊接过程应力演变过程,模拟分析焊后残余应力的分布情况。有限元模拟分析结果表明,高应力区位于主泵泵壳靠近堆焊层处,主泵泵壳外壁处应力最大,主泵泵壳内侧及对接焊起始区域应力同样较大。