柱塞式平模生物质成型机设计与试验

针对传统生物质平模成型机能耗高、磨损严重的问题,该文提出了一种柱塞式平模生物质致密成型方法,并设计了成型机样机。该样机通过斜盘与弹簧配合,驱动柱塞往复运动,柱塞在运动过程中仅对模具内的原料进行挤压。成型模具部分采用组合式设计,主要由平模与成型套筒组成,可在成型套筒外部加热,同时可更换长径比不同的成型套筒以适应不同生物质原料。该文以不同颗粒度玉米秸秆和刺槐为原料,在原料含水率为15%,斜盘转速为50 r/min,原料温度为室温的条件下进行了试验,结果表明柱塞式平模生物质成型方法可行,颗粒成型率均高于98%,成型密度大于1.1 g/cm3,机械耐久性高于97%。该文提出的成型方法为生物质致密成型技术提供参考。

行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机研制与试验

中国热带农业区作物剩余物多为香蕉秸秆、椰壳以及甘蔗叶,目前以其为混合原料的固体成型设备研究较少,因此该文设计了一种行星轮式内外锥辊固体燃料平模成型机,描述了该机进料装置、辊压装置以及成型装置等主要部件结构,并对辊压装置进行了运动和受力分析,确定了其关键参数。研制样机并进行性能试验,试验结果表明:该机在电动机功率为45 k W、锥辊公转转速为190 r/min、锥辊自转转速为543 r/min、配套喂料输送装置功率为3 k W时,生产率为850 kg/h、颗粒燃料成型率为96.5%、质量密度为1.25 g/cm3、成型后含水率为2.82%、机械耐久性为96.74%,符合生物质颗粒燃料成型要求。整机工作过程中噪音低,经济效益与生态效益明显,为中国热带地区固体燃料成型机的发展与推广提供了参考。

基于ANSYS的生物质成型机平模疲劳寿命分析

利用ANSYS Workbench对KLCX550型生物质平膜成型机的关键部件—平模的静强度和疲劳寿命进行了仿真分析。平模静应力沿生物质在模孔中流动方向逐渐增大,最大应力出现在成型颗粒出口处,峰值为293.65MPa,低于材料的屈服极限;平模所能承受的最小应力循环次数为7.236 6×106次,安全系数的最小值为1.04,安全余量较低。将模孔改成锥度为0.04的锥孔,并对模孔下端倒圆角处理,平模的安全系数提高了近35%,为生物质平模成型机平模的设计提供了参考依据。

数值模拟硬质聚氯乙烯双螺杆模具挤出过程

数字设计了双螺杆挤出扁口和圆口模具,使用有限元方法数值计算了两种模具内硬质聚氯乙烯熔体的非等温流场,分析比较了模具结构对熔体各物理量的影响。研究结果表明,与圆口模具相比,扁口模具过渡段压力小,熔体各物理量沿轴向变化较剧烈。在出口截面上,扁口模具内熔体速度和黏性热梯度小,速度均匀性高于圆口模具。但扁口模具内熔体压力、剪切应力、剪切速率和黏度梯度大。大的剪切应力引起大的离模膨胀。设计模具时应根据物料特性,综合考虑各方面因素来决定模具结构。

秸秆燃料成型机平模的结构改进及寿命分析

针对目前平模成型机平模易磨损、使用寿命短、生产效率低等问题,将平模设计成带有一定的斜度、上下对称结构,模板上交错分布着5排模孔且模孔结构采用锥孔成型直孔保压的方式。同时,利用Pro/Mechanica对平模进行了疲劳寿命仿真分析,得出平模所受最大的应力为348.9MPa,低于材料的屈服极限,最大的位移量为0.331 9mm;平模所能承受的最小应力循环次数为1×104.533次,平模工作区域的寿命置信度为3。最后,通过自制的模具进行挤压成型实验,成型密度平均为1.1g/mm3,最佳的孔径比约为5∶1。

微通道扁管挤压成形模拟及焊合质量的预测

采用刚塑性有限元软件DEFORM-3D对微通道扁管的挤压成形进行数值模拟,得到两种分流模具挤压微通道扁管时焊合面上静水应力、等效应力和金属速度的分布以及变化规律。利用Donati提出的K参数法对两种模具的焊合面焊合质量进行预测对比,得到平面模和球面模的焊合面焊合质量指标Kad值分别为154.7和196.0,表明球面模挤压得到的扁管焊合质量优于平面模。通过实验测量两种模具挤压得到扁管的爆破压力分别为18.5MPa和26.0MPa,表明球面模挤压扁管的承压能力高于平面模,并进一步验证了预测结果。

秸秆燃料成型机平模失效机理及改进方案探讨

秸秆燃料成型机在实际生产过程中,由于多种失效原因,往往达不到理论生产能力值。平模失效形式主要有断裂、塑性变形、磨损、腐蚀等,结合实际加工环境,从设备部件本身和加工条件两方面进行失效机理的研究,部件本身因素包括材料、模具表面加工质量、压辊及平模结构、部件热加工工艺等;加工条件方面主要包括物料、模具间隙和速度、润滑等。针对平模失效机理,从部件本身和加工条件方面提出符合成型机生产实际情况的改进方案,能有效延长成型机寿命。

秸秆燃料平模成型机平模模孔仿真研究

秸秆燃料平模成型机结构简单、成本较低、易于维修维护,对秸秆的粉碎度要求低,对含水率的适应性较广,适于我国农村小规模使用。平模是其核心部件,密布着众多模孔,模孔在工作过程中容易损耗和变形。采用Pro/Mechanica对模孔的变形及应力进行仿真,探索模孔内壁位移变形、应力的变化规律,确定平模的主要参数:平模外径D=500 mm,平模内径D1=140 mm,攫取层厚度h=9 mm,为模孔优化设计提供理论依据。

D2、M2、S5模具扁钢脱碳特性实验研究

开展了在空气和氮气两种气氛下 ,采用 Gleeble- 15 0 0热模拟机与普通电炉两种加热方式、不同加热温度、加热时间对 D2、M2、S5钢脱碳层深度影响的试验研究。依据试验结果 ,结合现场实际制定了较为合理的生产工艺并在现场成功应用 ,使上述模具扁钢脱碳层指标达到了美国 ASTM- A6 81技术标准。

Al-2．18Cu-1．53Mg-0．97Fe-0．96Ni高纯铝合金锻件工艺研究

为满足航空器对锻件的技术要求，在工业化生产线中，采用力学性能检测，硬度检测，组织观察等方法研究了Al-2．18Cu-1．53Mg-0．97Fe-0．96Ni合金锻造工艺（锻造温度、变形程度、变形速度、热处理参数）对锻件组织和力学性能的影响，确定了该合金锻件生产工艺流程和锻造工艺参数。实验表明：该合金锻造温度范围确定为350～470℃，固溶温度是525～535℃，时效温度195℃，时效保温时间12h。

曲面板件三维模型表面数据的提取与平置处理

在板件冲压成形模具的计算机辅助设计与制造过程中首先要分析板件的表面数据,阐述了曲面板件三维模型数据的提取与分析方法,将板件模型进行平置处理,并计算板件成形时的模具压力中心,同时,结合水泵叶片模型数据,阐述叶片三维模型表面数据的提取与处理过程。该方法为曲面板件成形模具的设计及其自动化加工提供了一种数据处理的途径。

生物质平模成型燃料设备及规模化运行系统研究

研究设计了一种具有适应物料范围广、成型燃料直径易变化、生产效率高、能耗低等特点的生物质燃料平模成型设备.为了实现生物质成型系统规模化运行,降低能耗,提高产率,对生物质成型设备进行了合理配置和整合,实现了一体化运行.根据进料量、粉碎量、供热量、出料量、物料含水率等条件变化,对生物质成型设备进行自动化设计,实现了生物质成型燃料系统自动连续稳定生产,提高了设备的集成化水平,减少了人工操作.另外,生物质原料干燥过程采用生物质热风炉提供热源,不消耗传统能源.生物质平模成型燃料设备及其规模化运行研究为生物质资源的能源化利用提供较为合理的途径.

多层金属平板模具热-力载荷分析方法的对比研究

在功能梯度材料板结构理论及均质热锻模热-力载荷解析计算方法的基础上,根据多金属平板模具各覆层材料的物性参数沿厚度方向规律,结合热锻过程中多层金属平板模具与金属坯料之间存在热传递现象,建立了多层金属平板模具热-力载荷的解析计算模型,获得了多层金属平板模具温度及应力的解析值。建立了多层金属平板镦粗模具的热-力耦合有限元模型,获得了多层金属平板模具在热态镦锻下的应力分布。在多层金属平板模具上完成了圆柱体镦粗试验,获得了模具关键位置温度变化的实测值。在以上研究的基础上,将解析值、模拟值和实测值进行了对比,验证了多层金属平板模具热-力载荷分析方法的正确性。

基于平模温度场的疲劳寿命分析

生物质在挤压成型时会产生大量的热能,不仅影响着生物质的挤压成型效果,同时也制约着平模的疲劳寿命。平模作为平模成型机的关键零件,具有易磨损、疲劳寿命低的特点。平模在工作中受到交变载荷的作用,应力值即使没有超过材料的极限强度也有可能发生疲劳破坏,同时平模的工作温度也会对结构的疲劳寿命产生一定的影响。以ZL-300型平模成型机为研究对象,使用建模软件Solidworks建立平模的三维模型,利用有限元分析软件ABAQUS,对平模的热应力进行温度场和应力场的耦合仿真,再利用FE-SAFE软件对ABAQUS应力结果进行疲劳寿命分析,研究不同温度场(25,50,75,100,125,150,175,200和225℃)对平模疲劳寿命的影响。结果表明,当平模工作表面温度为75℃时,平模的最大热应力为3.775×102MPa,最小循环次数为3.664×106,具有较好的疲劳寿命。

提高3KG金锭物理合格率

主要分析了传统立模模具浇铸口小,散热慢;微量杂质以及普通坩埚影响金锭物理合格率低的原因。介绍了把传统坩埚更换成高纯石墨坩埚,水冷双管平模模具。增加氧化除杂,液化气保温,盐酸漂洗工序措施。金锭物理合格率和直收率都达到提高,返炉率有所下降。

多层共挤出塑料薄膜机头的结构改进与发展

介绍了多层共挤出塑料薄膜机头——多层共挤出流延塑料薄膜机头(平膜法)和多层共挤出吹塑塑料薄膜机头(管膜法)的结构、优缺点及其最近10年来的发展状况。在平膜法机头中主要介绍了多流道式机头和喂料块式机头及供料块与多流道组合式狭缝式机头;管膜法机头中主要介绍了套管式圆柱体多层共挤出机头和叠加型圆柱体多层共挤出机头。多层共挤出薄膜机头的发展主要体现在机头结构上的不断创新以及物料的适应性不断增强和薄膜层数的不断增加等方面。

基于Pro/Mechanica的生物质挤压设备平模成型孔结构分析及仿真

采用Pro/Mechanica对生物质成型设备平模工作过程中受载后位移、应力进行分析仿真,结果表明,成型孔内壁受载下位移及应力是一个小范围连续变动的阈值,且不同载荷下的位移、最大应力呈一元线性回归。

生物质颗粒机关键部件设计及有限元分析

针对生物质颗粒机在加工成型燃料过程中关键部件平模和压辊磨损后导致使用寿命短、影响生产率等问题,对压辊进行了设计并采用Ansys软件对其进行有限元分析。仿真结果表明,设计的压辊在极限工况下应力为179.24MPa,应变0.038mm,平均疲劳安全系数达到2.4,符合材料特性要求。对样机进行试验表明,采用这种结构的生物质颗粒机的能耗低、产量大、产品品质高。

扁袋笼顶盖冲压模设计与成形分析

在扁袋笼顶盖零件工艺分析的基础上,得出其优化工艺为落料—浅拉深(小于内壁高)—冲孔—内翻边,重点介绍落料拉深复合模的设计和三维建模。为了保证扁袋笼顶盖拉深成功,采用Dynaform软件模拟了扁袋笼顶盖的成形过程,对凸模圆角、凹模圆角和压边力工艺参数进行优化,并得到了其成形极限和减薄量图。结果显示,当凸模圆角5 mm、凹模圆角6.5 mm、压边力为50 kN时成形效果较好,无明显缺陷。

平行流铝管连续挤压金属流动的数值模拟研究

针对平行流多孔铝管连续挤压成形过程,基于Deform-3D软件平台,通过对挤压模型采取适当的简化措施,实现了挤压过程的三维有限元数值模拟;揭示了金属的变形流动特点,为平面分流组合模的设计提供理论依据,初步得到了模具结构的改进方案。