双温段热轧镁铝层合板界面扩散及拉伸性能的实验研究

采用双温段热轧法制备了两组7种不同工艺的镁铝层合板,对比研究了其界面演化程度及拉伸性能,分析了工艺参数与层合板界面形态、拉伸性能之间的关系。结果表明:采用350~450℃、4~5道次的4种工艺制备的层合板界面扩散结合程度与力学性能较好;其中4道次、总压下率71.4%制备的层合板性能最佳,扩散层厚度达到13.1μm,沿RD、TD的抗拉强度分别为162.93、194.98 MPa;而5道次、总压下率64.3%制备的层合板各向异性最小,扩散层厚度为9.1μm,沿RD、TD的抗拉强度分别为170.82、181.71 MPa。

利用塑性5ε_t与中性层偏移的二辊矫直辊型设计方法

为了提高棒材二辊矫直机的矫直精度,依据棒材矫直工艺特点和矫直辊磨损区域分析,提出了"凹三凸二"的矫直辊组合形式及辊型设计方法。在辊型设计过程中,根据棒材矫直的实际变形规律,提出了塑性5εt矫直应力应变拟合原则,更加准确地描述了棒材矫直变形的应力应变关系;结合微元法对矫直棒材内部金属的受力状态及中性层偏移进行分析,推导出了含有硬化系数与中性层偏移的新弯矩比公式。在此基础上,通过对矫直力与辊面磨损关系以及残余应力和弹性芯对隐患挠度影响的综合分析,精确给出了矫直不同规格棒材时辊腰段的反弯曲率比范围,从而能最大限度地降低辊面磨损,克服因残余应力回复而导致矫直质量不稳定的缺陷。基于上述理论和方法,给出了具体设计实例,并对矫直过程进行了数值模拟分析,给出了矫直过程中影响棒材矫后精度的各参量状态。结果表明:设计辊型的残余直线度为0.64mm/m,隐患挠度为0.202 4mm/m,预测弹复后直线度小于0.85mm/m,从而显著提高了棒材的矫后精度及其稳定性,同时也验证了该设计理论与方法的正确性及有效性。

多层过盈联接的可靠性稳健设计研究

基于厚壁圆筒理论,通过分析多层过盈联接的几何关系,推导得出结合压力与过盈量的矩阵表达式,明确了多层过盈联接力学模型的函数关系。以风电锁紧盘作为多层过盈联接的具体实例,根据应力-强度模型和失效机理,建立了锁紧盘可靠度数学模型,同时确定了锁紧盘可靠度相对基本随机变量的灵敏度;依据可靠度对基本随机变量灵敏度平方和最小原则及满足最小可靠度的原则,建立了风电锁紧盘可靠性稳健设计数学模型;为多层过盈联接过盈量的确定提供一种评价指标,进一步精确过盈量的具体取值。通过对设计参量的分析,确定摩擦因数、装配间隙、屈服强度对锁紧盘可靠度的影响。以某型号风电锁紧盘为例,对经典设计方法与可靠性稳健设计方法进行了比较。结果表明,基于可靠性稳健设计的锁紧盘,其可靠度提高了47.6%,且除屈服强度外,可靠度对随机变量的灵敏度均小于经典设计方法,稳健性更强。最后,通过试验验证了基于文中设计方法的锁紧盘能够满足实际运转过程中给定的工况要求。

Q235A特厚板轧制复合的实验分析

对特厚Q235A钢板真空焊接后进行了轧制复合。对复合板进行了超声波探伤检查,并进行了力学性能检测和微观结构及复合界面分析。结果表明:在80 mm厚复合钢板中,特别是在钢板的头部和尾部存在裂缝和层压缺陷;在复合界面处存在不均匀的铁素体+珠光体微观结构和未结合的区域;通过扫描电子显微镜可以看到裂纹中的附加夹杂物,其成分是Mn、Fe、Si的氧化物。拉伸断口呈现多处解理性断裂特征。

全液压矫直机阀控缸系统的建模及实验分析

为了使全液压矫直机的液压伺服系统控制更精确、系统更稳定,从工程实际出发,以阀芯控制电压为输入信号,液压缸位移为输出信号,建立了基于高频响非对称比例伺服阀控制非对称缸的数学模型,并且通过仿真分析和实验室应用,验证了该系统模型的正确性。

换热器板片波纹结构辊压成形工艺设计

不锈钢换热板片的形状参数较为复杂,考虑到传统冲压成形工艺制备效率低、缺陷多等问题,提出了一种辊压成形和冲压工艺相结合的加工方法,基于冲压工艺及冷弯成形工艺中的弯曲理论,对板片波纹结构的辊压工艺参数进行了数学建模和优化设计.研究结果表明:换热器板片波纹结构可采用制备效率高的辊压工艺单道次成形,通过量化研究变形回弹,板片各物理参数加工精度基本满足技术标准.

基于滚压反弯理论的钛合金二辊矫直辊型研究

为了提高钛合金细棒材的矫直精度,保证钛合金紧固件质量,依据钛合金材料属性和弹塑性理论,提出采用滚压反弯方式来提高矫直效果的辊型设计方法。在辊型设计过程中,根据细棒材的矫直变形规律,提出了εt-10εt矫直硬化系数模型,对细棒材变形的应力-应变关系描述更为准确;结合屈雷斯加屈服准则,分析了滚压反弯矫直的优点;并从接触强度、弹性变形及滚压力限制等角度建立了细棒材二辊矫直辊缝求解模型。在考虑应力中性层偏移、材料硬化规律和残余应力释放等因素对反弯曲率比的影响基础上,结合具体实例,给出了细棒材二辊矫直辊型设计曲线,并对矫直过程进行数值模拟。分析了矫直过程中影响棒材矫后精度的各参量状态,结果表明:采用设计辊型的棒材矫后直线度为0.41 mm·m^-1,二次回弹挠度为0.1737 mm·m^-1,预测弹复后直线度小于0.584 mm·m^-1;最终,利用矫直试验验证了该设计方法的正确性及有效性。

滚切剪电液伺服协同控制系统的设计

以中厚板液压滚切剪为研究对象,重点解决对两路电液伺服系统的相对位移协同的控制。阐述了液压滚切剪及其机械运动过程;介绍了控制系统HMI和S7-400(PLC)的选型,给出了图形化的液压滚切剪电液伺服协同控制系统;根据交叉耦合控制理论,采用基于模糊PID的双闭环控制结构实现两路电液伺服协同控制,将MATLAB环境下仿真得到的3个PID参数的查询表导入数据块;投产后上位HMI,执行AGC系统位移数据的采集、存储和计算等功能,并监控整个生产过程,该系统可提高生产效率和产品质量。

模糊控制及其在工业设备上的应用

工业设备因其变量多、耦合性强、时变性与非线性突出等特点,在生产过程中难以达到精确控制。主要介绍了模糊控制法由于其不需要精确数学模型,在与其他控制方法结合后鲁棒性较强,因此被广泛运用于工业设备的控制模型中。

大直径棒材二辊矫直机辊形设计研究

二辊矫直机矫直质量的好坏很大程度上取决于辊形的合理与否。以金属弹塑性弯曲理论为基础,从二辊矫直机的矫直原理出发,利用编程软件MATLAB计算辊形半径,设计出典型产品的辊形曲线。建立有限元模型并分析棒材在矫直过程中的应力变化情况。

铝板矫直中的弹塑性弯曲变化规律实验研究

针对铝板在大压下量矫直过程中出现弯曲曲率大于矫直辊曲率的现象,本文在11辊辊式矫直设备上以1060铝板为研究对象进行了矫直实验,研究了铝板的最大弯曲位置、最小弯曲曲率半径以及铝板与矫直辊的接触位置之间的关系。结果表明:随着压下量的增大,铝板最大弯曲位置偏向于板材的出口方向,偏向的趋势减小;铝板最大弯曲量将大于压下量,两者差值也随之增大;铝板材与矫直辊的接触点不在铝板的最大弯曲位置,接触角随着压下量的增大逐渐增大;随着压下量的增大,以矫直辊顶点对应板材的弯曲曲率作为最大曲率并不可取,且由于塑性铰现象,铝板的最大曲率半径会小于矫直辊半径。

一种喷嘴快换装置的设计及其自动化控制

喷嘴作为射流冲击的关键部件,由于所存在磨损问题使得更换喷嘴周期缩短,本文针对如何实现快速自动更换喷嘴进行研究。根据流体设备设计原理及设备特点开发了喷嘴快速更换装置:将喷嘴安装在转动盘上,通过转动盘的旋转实现喷嘴的自动更换,同时设置伸缩阀解决了旋转盘的密封性问题。该装置的应用可解决频繁更换喷嘴影响生产的问题。

热轧304不锈钢氧化皮层间及界面结合强度研究

通过对热轧304不锈钢沿轧制方向和宽度方向进行划痕试验,对氧化皮剥落过程及界面结合强度进行了研究。采集了划痕过程中的声发射信号和摩擦因数,结合氧化皮破裂过程中的显微形貌,测定了内外氧化层间以及氧化皮与基体间的界面结合力,分析比较了沿不同方向层间及界面结合强度的差异,计算得出氧化皮的界面结合强度。结果表明,氧化皮为两层结构,造成在划痕试验过程中声发射信号发生2次突变,摩擦因数也分为3个阶段。受残余应力影响,临界载荷沿宽度方向比沿轧制方向大。结果还表明,沿轧制方向氧化皮层间及界面结合强度分别为114和112 MPa,沿宽度方向的分别为155和121 MPa,沿轧制方向喷射强度比沿宽度方降低了20%左右,因此说明除鳞过程中喷浆方向沿轧制方向有利于能耗降低和氧化皮去除。

基于BP神经网络的抛浆冲击后金属基体表面粗糙度控制研究

针对抛浆冲击后基体表面粗糙度缺乏精确控制模型的问题,基于BP神经网络,构建了抛浆工艺参数对基体表面粗糙度的BP神经网络预测模型,并以304不锈钢为研究对象进行了抛浆冲击试验,通过对样本数据进行方差分析检验,分析了各工艺参数对表面粗糙度的影响程度,由此确定了网络模型的输入和输出参数,以进行网络模型的训练和验证。结果表明,网络模型抛射速度的预测值和总样本的最大相对误差为4.80%;通过网格模型结果给定抛射速度试验得到的粗糙度值与目标值最大相对误差为2.40%。说明该神经网络模型能够指导工艺参数设定,实现冲击后钢板表面粗糙度的精准控制。

N层过盈联接结合压力算法研究

过盈联接作为联接件间的传统配合方式,具有结构简单、承载能力高等优点,在机械工程领域有着广泛的应用,其研究大多数局限在单层或3层以内的联接.随着机械设备中多层过盈联接应用逐步增多,为进一步完善多层过盈联接设计理论,以厚壁圆筒理论为基础,通过分析过盈联接中各圆筒的几何关系,推导出过盈联接中过盈量与圆筒内、外表面径向位移的变化关系,得到了N层过盈联接结合压力与过盈量的矩阵表达式;用推导所得的解析法和Abaqus数值法,对比分析了过盈联接结合压力和过盈结合面两端存在的应力集中现象.结果表明:N层过盈联接中最内层过盈的结合压力随着过盈层数的增加而增加,结合压力由内到外依次减小;解析法和数值法的计算结果基本吻合,中点相对误差均在4%之内,说明该解析法可以为N层过盈联接设计提供可靠的理论指导.同时,数值法计算中显示在结合面两端存在应力集中,不同模型最内层过盈面的理论应力集中系数差别较小,且各模型中理论应力集中系数由内到外呈现依次增大的规律.提出的算法和所得规律对N层过盈联接的设计研究工作具有一定的指导和帮助.

异步轧制AZ31镁合金板带的研究

通过DEFORM有限元软件模拟和实验,研究了对称轧制、同径异速与异径同速三种轧制工艺对AZ31镁合金轧制的影响,并对AZ31镁合金的边裂、等效应力、等效应变和等效应变速率进行了分析。结果表明:两种异步轧制工艺均有利于降低AZ31镁合金的轧制力和边裂;同步轧制时板材的等效应力、等效应变和等效应变速率在厚度方向上呈对称分布,而异步轧制则为不对称分布;两种异步轧制工艺对板材的等效应力、等效应变和等效应变速率也有较为明显的影响。

包铝镁合金复合板轧制制备新工艺

本研究采用浇铸预复合+热轧新工艺成功地制备了包铝镁合金复合板。借助金相显微镜和显微硬度测试仪分析了浇铸预复合+热轧新工艺对包铝镁合金复合板的微观组织形貌特征和显微硬度的变化情况。研究表明:由于浇铸预复合的铝液温度较高,使得Mg/Al复合界面上形成较多数量的"熔池",有效地提高了轧前Mg/Al金属预复合的结合强度;热轧制复合工艺下的大压下量有效地细化了Mg/Al结合层的组织,增强了复合界面的结合强度。

基于组合给定曲线的复合控制器伺服控制

研究了实际应用中板材矫直工艺对液压缸响应过程的要求,提出了组合给定曲线,从而减轻了大质量、大惯性系统在响应阶跃、斜坡信号时的冲击以及对系统的危害。结合基于跟踪-微分器的非线性比例、积分和微分控制,提出了基于组合给定曲线的位移、速度及加速度的复合控制器,并通过仿真分析和其在全液压矫直机中的实际应用验证了本文算法的可行性和实用性。

基于Gaia的RP-Agent建模方法研究

RP-Agent是山西省轧制过程中心用来对轧制过程自动化系统进行协同智能控制架构的核心模型,采用基于Gaia的开发方法,通过对轧制过程自动化控制中大量的具体工艺对象进行详细的需求分析后发现,将整个控制系统中的所有对象总结并归纳为5类关键问题,在这5类关键问题的基础上对应建立了5种系统角色,即通讯中心角色、协调中心角色、控制中心角色、环境对象角色和公共黑板角色。以热连轧精轧出口温度控制为实例,运用Gaia图形化语言建模方法,建立了面向实际应用的RP-Agent交互模型,在此基础上设计出面向RP-Agent的主体模型和服务模型。

基于ANSYS的镁合金铸轧辊冷却研究

利用ANSYS有限元软件,对铸轧辊建立二维模型来模拟铸轧辊在镁合金铸轧过程中的温度场分布.通过分析不同冷却水温度及冷却水速下铸轧辊温度场的分布情况,得出在镁合金铸轧过程中,提高冷却水速可以降低铸轧辊的温度场,但随着冷却水速的提高,这种能力逐渐减弱;而冷却水温度对铸轧辊温度场影响不大.