Thickness of compound layer in steel-aluminum solid to liquid bonding

The bonding of solid steel plate to liquid aluminum was studied using rapidsolidification. The surface of solid steel plate was defatted, descaled, immersed (in K_2ZrF_6 fluxaqueous solution) and stoved. In order to determine the thickness of Fe-Al compound layer at theinterface of steel-aluminum solid to liquid bonding under rapid solidification, the interface ofbonding plate was investigated by SEM (Scanning Electron Microscope) experiment. The relationshipbetween bonding parameters (such as preheat temperature of steel plate, temperature of aluminumliquid and bonding time) and thickness of Fe-Al compound layer at the interface was established byartificial neural networks (ANN) perfectly. The maximum of relative error between the output and thedesired output of the ANN is only 5.4%. From the bonding parameters for the largest interfacialshear strength of bonding plate (226℃ for preheat temperature of steel plate, 723℃ for temperatureof aluminum liquid and 15.8 s for bonding time), the reasonable thickness of Fe-Al compound layer10.8 μm was got.

不等厚铝/钢激光焊接接头组织与性能研究

为了改善铝/钢连接性能,采用激光技术通过调整工艺参数获得了拉伸强度达到铝母材40%的不等厚铝/钢对焊接头,并对接头焊缝组织、界面化合物、力学性能展开了分析。结果表明,焊接速率为1.8 m/min、激光向钢侧偏置0.3 mm、离焦量为0 mm、激光功率为3.0 kW时,接头抗拉强度达到38 MPa;保持其它焊接参数不变,离焦量为-2 mm时,接头抗拉强度进一步提升至57.7 MPa,焊缝截面形状由酒杯状变为束腰状,熔合线更加整齐,附近裂纹、气孔缺陷明显减少;焊缝界面区域物相衍射与能谱分析表明,沿熔合线垂直方向生长的化合物为脆韧程度不尽相同的FeAl、FeAl_(3)、Fe_(2)Al_(5)和Fe_(2)CrAl、Fe_(3)Al;接头整体拉伸断裂模式为脆性断裂,断口表面部分位置连接强度较好,呈凹陷状,检测发现Fe_(3)Al。此研究结果在提升车身铝/钢连接处性能、车身减重以及节能减排方面具有重要现实意义。

不等厚钢板对接焊缝裂纹超声SH波监测试验研究

不等厚钢板广泛应用于起重装备、压力容器等设备上,在载荷作用下钢板的对接焊缝处极易产生裂纹,严重时导致结构件断裂。本文开展基于磁致伸缩超声SH波技术的不等厚板对接焊缝裂纹监测试验研究,分析裂纹演化对反射回波信号的影响,试验结果表明,焊缝裂纹回波信号的峰峰值、能量等特征参数能有效表征裂纹的演化趋势。该方法可实现对不等厚钢板对接焊缝裂纹的快速有效监测,为焊缝裂纹监测的工程应用奠定技术基础。

不等厚钢桥面国产热拌环氧沥青混凝土路面智能化施工技术

为解决了不等厚钢桥面铺装出现的开裂、脱层等路面病害,以引江济淮工程G312合六叶公路桥为依托,在厚度变化区域桥面板喷砂除锈,国产环氧树脂防水粘结层洒布,国产热拌环氧沥青混凝土生产、运输、调度、摊铺、碾压等关键施工工序,通过试验及仿真模拟,采用智能化的机械设备,加强施工过程管控,确保了不等厚钢桥面国产热拌环氧沥青混凝土路面铺装质量,取得了良好的经济和社会效益。

冲压成形凸耳不均匀的产生及影响因素

热轧深冲板成形后常有不均匀的凸耳,影响生产及产品质量。通过研究某实际零件的成形过程,分析其开裂为凸耳不均匀所引起的,并建立成形模型,通过数值仿真方法,分析得出了当各向异性和板厚不均同时存在时,会产生凸耳不均匀现象,分析结果与实际情况吻合;同时,分析了工艺参数、模具参数对凸耳不均匀程度的影响,得出凸耳不均匀程度随着压边力、凸凹模圆角增加而增加,随着摩擦、模具间隙的增加而降低,并据此调节生产工艺,改善了开裂问题。

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0mm,1.5mm厚的HSA340板材和0.7mm厚的H340LAD+Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊。焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化。结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量。

嵌入式铝/钢带材轧制复合铝层和钢层厚度的变化规律

采用冷轧复合法制备嵌入式铝/钢复合带材,研究了嵌入式铝/钢带材冷轧复合压下率、铝带初始厚度对轧制复合变形区内铝层和钢层厚度比变化的影响规律;采用切片法计算变形区内界面剪切应力分布,分析了铝层和钢层厚度比变化的原因。结果表明:在特定压下率(r_(con))条件下,从轧制入口到出口变形区铝层与钢层厚度比呈先减小后保持基本不变的变化趋势;当压下率r<r_(con)或r>r_(con)时,铝层和钢层厚度比(RA/S)呈先减小后增加的变化趋势;当初始铝带厚度由0.50 mm减小至0.10 mm时,r_(con)由45%减小至30%;随着压下率的增加,变形区界面剪切应力增大,该剪切应力使铝层与钢层之间发生相对滑动(r<r_(con))、无相对滑动(r=r_(con))和粘着流动(r>r_(con));仅当压下率r>r_(con)时,拉伸断口铝层与钢层不分层,复合带材具有良好的界面结合状态。

差厚打印线在镀锡带钢表面检测系统中的识别技术

针对镀锡带钢表面差厚打印线在表面检测系统中的识别和剔除,以机组生产信息进行差厚打印线信息解析,结合图像处理功能有效地将差厚打印线与表面缺陷进行区分和识别。首先,生产系统将含有打印线模式的相关信息通过L3传送给带钢表面检测系统;然后,检测系统解析打印线模式,并综合图像处理结果进行打印线过滤。该技术已在宝钢镀锡带钢表面检测系统中得到成功应用,现场3年多时间的应用表明,该技术可以有效实现差厚打印线在表面检测系统中的检测。

600MPa级高Al冷轧双相钢与异种材料不等厚板搭配的激光焊接性能研究

对武钢开发的600MPa级高Al冷轧双相钢WHT600DP与DC04、WH260Y异种材料不等厚板激光焊接的焊缝宏观形貌、微观组织以及力学性能进行研究和分析,探讨WHT600DP的激光焊接性能。研究结果表明,两种材料搭配条件下的激光焊接接头均不存在内部和外部缺陷,焊缝拉伸强度、杯突值等指标达到相关标准要求,能够满足实际生产需要,WHT600DP高Al冷轧双相钢具有良好的激光焊接性能。

工艺参数对不锈钢基体AlCl_3-[bmim]Cl离子液体镀铝层形貌及结构的影响

采用66.7%(摩尔分数)AlCl3与33.3%(摩尔分数)[bmim]Cl(1-丁基-3-甲基咪唑氯盐)混合后得到的AlCl3-[bmim]Cl离子液体为电解液,在304不锈钢基体上采用恒电流法进行电镀铝的研究。主要考察了添加剂、温度、电流密度对镀层形貌结构的影响。加入一定量的甲苯,控制阴极电流密度,在基体不锈钢片上获得银白色、平整致密的铝镀层。扫描电镜、X射线衍射对铝镀层形貌、结构的分析结果表明:(45±2)℃下,电流密度为20～25mA/cm2时,能获得光亮、平整、致密的铝镀层;镀层铝晶粒随甲苯量增大而变细小;所得铝镀层都以(200)面构成为主,随电流密度、电镀时间的增加,(200)面峰增强,镀层为面心立方晶系。铝镀层厚度随电镀时间的增加呈抛物线趋势增大;电流密度为20～35mA/cm2、电镀时间小于30min时,镀层厚度与电流密度呈线性关系,电流效率达到95%以上。

异种不等厚铝合金电阻点焊分流的数值模拟

采用ANSYS软件建立了异种不等厚铝合金2219/5052电阻点焊分流模型,研究了两焊点间不同焊点间距对分流大小和熔核直径的影响,分析了电阻点焊分流现象的机理,并提出改善分流现象的工艺措施.计算结果表明,焊点间距越小,分流程度越大,12 mm间距时无熔核.提高焊接电流,可抑制分流,改善分流现象.经试验验证,数值计算得到的熔核直径与试验测得结果吻合良好,验证了模型的正确性,为研究电阻点焊分流现象提供理论了依据.

PVD涂层高速钢微钻用于铝合金钻削性能研究

为了提高高速钢微细钻头的钻削质量,研究了物理气相沉积(PVD)涂层高速钢微细钻头在高速干式环境下钻削铝合金时的钻削性能。应用PVD离子镀技术在直径0.2 mm的高速钢微细钻头上制备Ti Al Si N、DLC、Ti N和Al Ti N 4种涂层,并通过同时沉积涂层的高速钢圆盘间接测量得到涂层的显微硬度、厚度和平均摩擦系数。以6061铝合金为被加工零件对涂层的实际加工性能进行了试验测试,得到了已钻取孔的表面形貌、直径和角磨损量。通过VHM-I04显微硬度计在0.49 N下测定,DLC涂层微钻的显微硬度为2 800,摩擦系数为0.05,钻削效果在所有涂层微钻和未涂层微钻中最好。因与高速钢基体结合差,导致Ti Al Si N涂层容易脱落、微钻磨损快,故Ti Al Si N涂层不适合沉积在微钻表面。

不锈钢/铝合金/不锈钢多层复合板的成形性能

通过拉伸实验测试了不锈钢 /铝合金 /不锈钢三层、五层复合板的成形性能影响参数 :厚度异性系数r、应变强化指数n和屈强比σ0 2 /σb,结果表明轧制复合变形量、扩散退火温度对不锈钢 /铝合金 /不锈钢多层复合材料的成形性能参数有较明显的影响。

不等厚高强度钢H220YD/DP590GA电阻点焊接头的组织和性能

针对不等厚H220YD/DP590GA先进高强度钢焊接时出现的薄板变形严重、力学性能差等问题,在大量前期实验的基础上,选取最优的主焊接工艺参数进行电阻点焊实验,并利用拉剪测试、金相组织分析等手段对试样进行组织和性能研究.结果表明,焊接接头受焊接热影响,使得H220YD钢铁素体晶粒尺寸变大,DP590GA钢板母材的岛状马氏体演变成板条状马氏体,其失效形式为钮扣状断裂.

高掺量高钙粉煤灰单轴对称矩形钢管混凝土受弯构件力学性能的试验研究

混凝土用粉煤灰作为胶凝材料,不仅可以降低成本,而且对废物利用和环境保护意义重大。受弯钢管混凝土构件采用单轴对称非等壁厚矩形截面形式比传统等壁厚截面形式更能充分利用材料。通过试验的方法对高掺量高钙粉煤灰单轴对称矩形钢管混凝土受弯构件的力学性能进行研究,使用未经加工处理过的低品质高钙粉煤灰作为胶凝材料,设置4种粉煤灰掺加水平(0、50%、75%、100%),重点考察高掺量高钙粉煤灰单轴对称矩形钢管混凝土构件的抗弯承载能力和高钙粉煤灰掺量对其力学性能的影响。结果表明受压翼缘和受拉翼缘的屈服弯矩之比随着高钙粉煤灰掺量的增加而减小;高掺量高钙粉煤灰单轴对称矩形钢管混凝土受弯构件具有良好的延性和承载能力,50%和75%高钙粉煤灰掺量试件的抗弯承载能力比基准普通混凝土试件分别只降低了9.7%和10.1%,能够满足工程应用的需要;75%高钙粉煤灰掺量试件的钢管对核心混凝土的紧箍约束作用更强。

不等厚高强钢激光拼焊板焊缝组织及胀形性能分析

采用激光焊接方法,针对1.8mm厚的SAPH440与2.2mm厚的DP600高强钢实施激光拼焊.测试了不等厚拼焊板焊接接头的金相组织以及显微硬度,然后通过杯突试验对所得到的不等厚高强钢拼焊板的胀形性进行了研究,进一步与母材的胀形性相比较.结果表明,焊缝的金相组织为针状铁素体和板条马氏体,焊缝两侧硬度分布不同,焊缝处的硬度要高于母材.拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,焊缝的位置对不等厚拼焊板的胀形性有一定的影响,薄板所占比例越大拼焊板的胀形性越好,在胀形成形过程中焊缝向厚板侧移动.

基于三维热力耦合模型研究不等厚型材在淬火过程中的非均匀冷却行为

采用反向热传导算法并结合一维末端水淬试验求解热型材与冷却水的界面换热系数。以确定的换热系数作为热边界条件,基于Deform-3D仿真平台建立不等厚壁挤压铝型材在线水淬过程的三维热力耦合模型。系统研究型材水淬过程中的温度场、残余应力场和截面畸变。研究结果表明:随着冷却水流量的增加,界面换热系数增大;高冷却水流量的峰值换热系数出现在低的界面温度;型材淬火过程中横截面上的温度分布严重不均匀,淬火时间为3.49 s时最大温差为300℃;通过型材横截面不同壁厚部位的温差先急剧增大到峰值,然后逐渐减小;随型材各部位壁厚的增加,温度梯度明显增大;淬火完成后在型材接头内侧和壁厚为10 mm部位的两端存在较大的残余应力;非均匀冷却条件下,型材淬火过程中横截面呈现扭曲型畸变,最大扭曲角为2.78°。

不等厚异种铝合金电阻点焊的工艺分析

采用三相次级整流电阻点焊机,对不等厚度异种铝合金2A16(1 mm)+2B70(2 mm)进行点焊试验,并选取焊点试片制备金相进行光学组织分析及做抗拉强度试验。通过改变电极结构和焊接参数(电极压力、焊接电流、焊接时间),确定了合理的工艺方案,试验结果表明:使用a种电极(有圆弧过渡的锥台形电极),在电极压力4 kN,焊接电流32 kA,焊接时间2周波的试验条件下,可以获得性能良好的焊接接头。

高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。

不等厚DP780/HC660双相钢异质激光焊接接头的显微组织和力学性能

对1.2mm厚DP780双相钢和1.0mm厚HC660双相钢进行了CO2激光对接焊,研究了该异质焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊接接头焊缝区组织由粗大板条马氏体和少量铁素体组成,热影响区组织不均匀,分为粗晶区、细晶区和临界区;显微硬度以焊缝为中心呈不对称分布,焊缝区、热影响区和母材的平均显微硬度依次降低,热影响区出现软化现象;焊接接头的抗拉强度和HC660双相钢的相近,伸长率则降低至7.8%,断裂发生在热影响区附近的HC660双相钢处,断裂方式为韧性断裂。