轮轨硌伤诱发滚动接触疲劳机制的材料影响

利用GPM-30滚动接触疲劳磨损试验机,在油润滑条件下试验研究轮轨材料对丝锥硌伤诱发局部滚动接触疲劳(LRCF)的影响,涉及ER8高速车轮钢、U71MnG高速钢轨钢,以及1280 MPa和1380 MPa级的贝马复相、PG4、PG5等4种新开发的重载钢轨钢。发现硌伤诱发的剥离掉块仅发生在硬度低于300 HV的ER8和U71MnG高速轮轨材料,且只有在硌伤深度超过150~200μm的临界值时发生,对于硬度高于400 HV的重载钢轨材料,表面硌伤不太可能诱发局部滚动接触疲劳。试样表面和剖切观测显示,初始疲劳裂纹可萌生于硌伤内部和前、后沿,底部萌生的裂纹更容易导致包含深裂纹和大块剥离的局部滚动接触疲劳,后沿比前沿更容易萌生初始裂纹。与U71MnG高速钢轨相比,硬度更低的ER8高速车轮钢试样上硌伤引发剥离掉块的可能性更高,但U71MnG钢轨钢试样上萌生的初始裂纹可扩展得更宽、更深,更易引发大块剥离,局部滚动接触疲劳造成的后果更严重。

基于纳米压痕实验的超声表面滚压镁合金本构参数反演分析

本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本构方程参数;对细晶层的力-位移曲线进行有限元计算,探讨了残余应力对镁合金力学性能的影响。结果表明:通过超声表面滚压处理后,试样截面方向形成厚度约为80.68μm的细晶层;截面方向上距镁合金表面越近,镁合金的弹性模量、硬度、残余压应力越大,滚压头的平均位移越小;有限元计算得出镁合金细晶层的残余应力对镁合金塑性性能的提高起到重要作用。通过分析超声表面滚压后AZ31B镁合金的力学性能,对其应用提供了一定的参考和依据。

多丝切割的“滚-刻-削”混合加工机理

当前多丝切割的环境并非理想,加工要求并非相同.而理想及单一的"滚-刻"切割加工模型对整个过程难以解释周全.基于多丝切割中磨粒运行存在多种状态,指出研磨粒的综合力学行为(研磨粒的加工机理)取决于研磨液膜的流体力学条件,处于半接触和全接触状态下的磨粒,各自以"滚-刻"、"滚-刻-削"方式实施切割加工.故多模型混合加工可以较好地解释多丝切割加工的整个过程,多模型的混合加工模式更加接近实际状况.

热轧酸洗板表面斑状色差产生机理及控制措施

针对热轧酸洗板表面的斑状色差缺陷,从微观特征与生产关联性因素方面进行了研究。结果表明:斑状色差缺陷的产生与基体和氧化铁皮的界面状态密切相关,酸洗后表面粗糙度的差异是导致色差缺陷产生的直接原因。生产关联性因素跟踪及分析发现:色差缺陷的产生主要与热轧精轧工作辊辊面的状态密切相关,轧辊氧化膜剥落导致的铁皮压入缺陷是导致带钢酸洗后出现斑状色差缺陷的主要原因。为此,制定了合理的热轧工艺及轧辊使用和精轧用水、轧制润滑的优化等控制措施,成功消除了热轧酸洗板表面的斑状色差缺陷。

涂、镀层的结合强度评定

涂、镀层与基体的结合强度是评价其质量的重要性能指标。常用的结合强度评定方法：厚涂层采用粘结拉伸法；薄膜镀层用划痕法。本文指出了这两种方法存在的问题。我们自行设计制造的涂层压入仪，采用楔压法测得热喷涂层的结合强度，当结合强度高于粘胶强度时仍有效。采用正压法测定气相沉积薄膜的结合强度并与划痕法作了比较。我们提出用接触疲劳试验测定硬质薄膜的界面疲劳强度评定结合力。这种方法接近于工具服役状况，其破坏形式是界面剥落，只对界面状态敏感，不受非界面因素影响，因而可作为动态结合强度的判据。

膜基结合强度评定方法的探讨——划痕法、压入法、接触疲劳法测定的比较

薄膜(镀层)与基体之间的结合强度是评价薄膜质量的重要性能指标。目前使用最广泛的是划痕法和压入法。这些都属于一次性加载方式。一种较好的评定硬质膜膜基结合强度的方法是采用以临界剪切应力幅Dc作为判据的滚动接触疲劳法。通过与划痕法,压入法的对比可知表征结合强度大小的剪切应力幅只对界面因素敏感,对非界面因素不敏感,能真实反映膜基结合状态,是一个较为合理的动态结合强度判据。

基于温度效应的带式输送机压陷滚动阻力研究

为了减少带式输送机的能耗损失及运行成本,获得最佳的性能及效率,首先利用橡胶的DMA实验数据拟合粘弹特性模量随温度变化的数学函数,将其导入三元件Maxwell模型,建立了基于温度效应的压陷滚动阻力数学模型;然后给出了Maxwell模型中温度函数的确定方法和覆盖层与托辊接触长度a和b的确定方法;最后采用MATLAB数值模拟的方法,研究了不同温度和不同带速下的压陷滚动阻力特性。研究表明,在-20℃到60℃的温度范围内,压陷滚动阻力随温度的增大而增大,在某一温度下,压陷滚动阻力随着带速增大而增大。

多丝切割技术及其关键

多丝切割是一种新型的硅片切片加工方法,具有切割表面质量高、切割效率高和可切割大尺寸材料、方便后续加工等特点。本文论述了多丝切割机的切割加工过程、切割加工机理,提出了加工中的几个要点。

多丝切割加工中研磨液的运动分析

多丝切割加工机理的研究多以单磨粒的"滚—刻"和硬脆材料的崩裂切除为推论,以"滚—刻"、"滚—刻—削"混合加工模型描述实际的多丝切割加工过程。文章认为切割加工的关键在于研磨粒,而研磨粒的综合力学行为在相当程度上取决于硅碇和金属丝之间研磨液的流体力学行为。基于加工区域研磨液的的运动分析,研磨液的速度分布支持磨粒滚动的假设,研磨液流体的动压力(剪切力)的分布支持磨粒磨削切割的存在。文章的结论支持"滚—刻"、"滚—刻—削"混合模型的切割加工机理。

基于蠕变试验的带式输送机压陷滚动阻力温度特性理论研究

选用三元件Maxwell模型为输送带黏弹性力学模型,推导出具有温度变量的压陷滚动阻力公式,并利用橡胶蠕变试验测试拟合得到输送带黏弹参数。最后,得出基于蠕变试验的带式输送机压陷滚动阻力温度特性相关结论。

带速对带式输送机压陷阻力及旋转阻力影响的研究

为研究带速对"带式输送机输送带压陷阻力与托辊的旋转阻力之和"的影响,设计了一套能够测试"压陷阻力与旋转阻力之和"的测试装置。文章介绍了该测试装置的结构及工作原理,以及利用该装置施加不同的载荷模拟矿井现场的煤炭输送量,利用变频器实现变频调速,得到速度与阻力之间的关系。实验结果表明:变频调速与节能之间的关系与输送带的输送量之间有着密切的联系,同时与输送机处于高速运行状态还是低速运行状态也有关系。

带式输送机压陷滚动阻力温度特性试验研究

为研究温度对带式输送机压陷滚动阻力的影响,采用在实验室进行不同温度下压陷滚动阻力试验的方法,并对采集的数据进行数据处理和曲线拟合,得到了不同温度下带式输送机压陷滚动阻力和压陷滚动阻力系数的变化曲线。试验结果表明:在载荷、带速恒定的情况下,环境温度小于0℃时,压陷滚动阻力和压陷滚动阻力系数随温度的升高而增大;环境温度为0~25℃时,压陷滚动阻力和压陷滚动阻力系数随温度的升高而减小;环境温度大于25℃时,压陷滚动阻力和压陷滚动阻力系数随温度的升高而增大。其次在温度、载荷恒定时,压陷滚动阻力随带速的增加而增大;在温度与带速恒定时,压陷滚动阻力随载荷的增大而增大。

带式输送机平直托辊压陷滚动阻力的能量法研究

阐述了输送带压陷滚动阻力的形成机理,对输送带运动时的压陷滚动状态进行了分析。通过计算损耗能的方法推导出平直托辊压陷滚动阻力的理论计算公式,论述它的影响因素及其有效的减小方法。

TC4合金超声振动滚压表面质量的纳米压痕测试

传统滚压容易在工件表层形成加工硬化层,与内部基体材料有明显的分层现象,易造成表层脱落。本文采用超声振动滚压方式对TC4合金表面进行滚压加工,并通过纳米压痕技术测试了超声滚压后的表面质量。实验结果表明:滚压表面的材料弹性模量、硬度都有所提高;随着测点距离滚压表面深度的增加,材料的弹性模量和硬度都呈现下降趋势;相比于普通滚压,超声滚压具有更深的作用范围,试样表层晶粒明显细化,且材料的弹性模量、硬度等变化更为均匀,有利于减小滚压分层。

间接测试输送带压陷阻力实验装置的研制

目前国内针对矿用带式输送机输送带压陷阻力的理论研究已经成熟,但大多数研究成果都是借助软件仿真取得。阐述了带式输送机输送带压陷阻力的国内外研究现状和实验装置研发的必要性,重点介绍该装置的机械结构组成、上位机软件、实验装置的创新点和优点。通过实验数据说明实验装置的稳定性和可靠性。

输送带静态压陷深度与动态压陷滚动阻力的研究

为了研究输送带与托辊接触区域的压陷状态,推导了静态最大压陷变形量与动态压陷滚动阻力的数学模型,并重点分析了温度对其的影响规律;结果基本符合现实工程的实际变化规律,这对于带式输送机的设计具有指导意义。

不同环境温度下的织物芯输送带压陷滚动阻力仿真研究

随着带式输送机绿色节能要求的提高,如何有效减小压陷滚动阻力成为重要课题。为研究环境温度对带式输送机压陷滚动阻力的影响规律,并克服实际工程数据检测难这一困难,提出了一种围绕环境温度的有限元仿真方法。以织物芯带式输送机为研究对象,通过SolidWorks建立三维模型,之后利用ANSYS Workbench有限元分析软件开展在不同环境温度下的压陷滚动阻力仿真研究,其中使用Mooney-Rivlin的两参数模型定义输送带覆盖层材料。结果表明,环境温度的升高使得压陷滚动阻力逐渐减小。研究结果为带式输送机绿色节能提供了依据。

金属薄膜结合性能的评价方法研究

针对Al2O3基体上磁控溅射沉积的Au/NiCr/Ta多层金属薄膜,用压痕法、滚动接触疲劳法、摩擦力和声发射两种模式同时监测的划痕法,对比研究了金属薄膜与基体的结合性能。结果表明:压痕试验从压痕形貌上很难判断薄膜与基体是否发生剥离,压入过程中也没有诱发裂纹的产生,更无法分辨薄膜层间的分离;由于金属薄膜的塑性变形,滚动接触疲劳法很难应用于金属薄膜结合性能的表征;划痕法可应用于多层金属薄膜的特异划擦行为研究,其中摩擦力模式能反映压头进入不同金属膜层时的变化,层间声发射信号的灵敏度不如摩擦力信号,对应试验条件,摩擦力曲线存在若干以拐点为特征的载荷,摩擦力曲线上出现的拐点及拐点特征载荷值可以在一定程度上反映多层膜的层数和层厚,并可刻划出该膜/基体系承受压入载荷而不发生剥落的能力。

车轮踏面硌伤处的瞬态滚动接触应力分析

通过建立三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，研究带有踏面硌伤的车轮在指定牵引或制动力条件下的瞬态滚动接触行为，分析不同速度、硌伤几何和材料塑性变形对踏面硌伤处滚动接触行为的影响。结果表明：在60-300 km／h速度范围内，车轮硌伤所激起的接触力随速度的增加而降低；初期硌伤可能存在的边缘“堆起”能大大增加接触应力的水平，或可导致滚动接触疲劳的萌生；对于具有尖锐边缘的硌伤，弹塑性等效应力水平仍可明显大于车轮材料的强度极限，即可发生持续的塑性变形，易于萌生疲劳；相对而言，对于具有钝边缘的硌伤，相应的接触应力水平要低得多，车轮偏于安全。

双金属成形的冷焊工艺与应用

本文对用于双金属零件制造的冷焊工艺进行了介绍,同时例举了一些冷焊工艺在工业当中的应用.