水帘结构同步水冷装置对光-粉同路激光熔覆温度场的影响研究

目的解决大型设备激光增材修复过程中的局部升温易烧蚀零件边缘、熔化内部导线及橡胶圈、损坏原有结构的问题。方法采用Fluent软件和VOF模型研究水帘下干区稳定气液两相流模型,通过Abaqus软件和热传导三定律、热弹塑性理论、热变形理论建立温度场和弯曲变形的数值模型,并通过对比光-粉同路和同步水冷2种方式下熔覆316L不锈钢的熔池形貌、晶粒尺寸、热量累积、弯曲变形差异,验证同步水冷对熔覆过程中温度场的影响机理。结果同步水冷装置内部水帘呈散射状流向四周,能够形成稳定的干区环境,沉积后的金相表面无明显气孔、裂纹等缺陷。在相同参数单道沉积时,温度云图和熔池形貌表明,水冷有效缩减了熔池的大小,但其对熔池凝固速度的影响较小,二者平均晶粒尺寸仅存在略微差别,分别为28.81μm和27.55μm。多道沉积时,水帘的冷却作用拔高了熔池边缘的温度差异,拉低了外延区域的热量累积,在降低基板整体温度的同时,增大了熔池边缘的温度梯度,而温差的增大带来了更大的热应力,导致不同沉积方式下基板的变形程度不同。在悬臂梁搭接熔覆试验中,采用热电偶测得同步水冷能保持基板背面温度在50℃以下,而光-粉同路最高能达到500℃。同时,悬臂梁厚度较薄时,基板上下面温差产生的热应力大于基板自身约束力,试样发生严重变形,且含同步水冷的变形更为明显。厚度增加时,试样自身约束力增大,变形量差异逐渐减小。结论同步水冷水路的耦合限制了熔池热量的深入与扩散,可以有效实现熔覆过程中加工区域的温度控制,同时也会导致在工件较薄时弯曲变形程度提升,但在板材厚度大于3 mm时,变形量差别趋于相同,且越来越小。

激光重熔热力耦合场有限元分析流程

激光重熔过程中温度及应力的演变决定着成形件的组织和服役性能。以ANSYS平台为例,综述了激光重熔过程中温度场和应力场的分析流程,深入讨论了分析过程中的网格划分、移动热源施加、边界条件设定、热力耦合场、后处理等关键问题的处理方法,为激光重熔数值模拟提供一定的理论借鉴。

基于ATmega16控制的新型多功能拐杖

设计了一种由单片机、GSM定位模块、GPS短信模块、语音播放模块、液晶显示屏、温度传感器等组成的老年人用新型拐杖。通过单片机控制GSM短信模块和GPS定位模块,可将老人实时位置信息及时发送给监护人,同时能在设定的时间通过语音芯片给老人以语音提醒。可通过液晶显示屏显示温度和时间,室外温度过高或过低时,语音模块将给予相应的语音提醒。这款拐杖具有安全性高、功能稳定、操作简单、便于携带等特点,是未来拐杖研发的一个重要趋势。

激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温氧化性研究

目的研究铪化物含量对激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温抗氧化性能的影响。方法实验所用激光熔覆粉末为实验室行星式球磨机球磨并真空干燥后所得粉末。采用激光熔覆的方法分别在GH586上制备铪化物含量为x和3x的两种涂层,并在SX2系列高温电阻炉中测试了大气环境下两种涂层的1100℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪,对高温氧化过程中的涂层表面形貌、氧化物结构演变进行表征。结果铪化物含量为3x的涂层,其表面出现了大量的孔隙及显微裂纹等缺陷,而铪化物含量为x的涂层表面光整、均匀,无明显缺陷。同时,铪化物含量为x的涂层在1100℃静态高温氧化后,表面形成了一层连续致密的Cr_2O_3氧化膜;而铪化物含量为3x的涂层在1100℃静态高温氧化后,表面氧化物中含有大量的尖晶石氧化物,且氧化膜中存在大量孔隙等缺陷。结论当激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层中添加3x的铪化物时,其高温抗氧化性能明显低于含x铪化物的CoCrAlYSiHf涂层。