船用喷嘴增材制造设计和工艺优化研究

船用喷嘴服役时需要在高温、高压的工况中进行,服役工况及其本身机构设计较为复杂,传统工艺设计很难对内部结构进行设计和优化,从而降低服役过程温度,提高使用寿命。本文通过对船用喷嘴进行一体化设计研究,使用金属3D打印的方式设计独特的内部流道进行降温处理,表面则采用激光熔覆的方式进行耐高温、耐腐蚀材料增材设计,从而达到适应高温、高压工况的使役结构,提升工件使用寿命。

热等静压工艺提升铸件致密度的研究

热等静压可作为一种在惰性气体环境中利用高温高压在密闭空间中对铸件进行处理的特殊热处理技术。介绍了铸件经过热等静压后处理对其显微组织和致密度的影响,以及热等静压工艺过程中时间、温度和压力的控制以消除铸件内部封闭孔隙,减少铸件缺陷,显著提升铸件致密度。

薄壁零件的激光选区熔化成形形变控制

本文基于ANSYS有限元软件,建立了SLM成形薄壁零件的热—力耦合动态模拟模型,采用高斯面热源作为激光输入,研究了薄壁零件在典型工艺参数下的应力场和形变规律。结果显示:在选定的工艺参数下,零件的总体形变规律为外壁的形变量大于内壁,高度略有缩短,壁厚减小,但整体形状无明显畸变;分析了冷却过程中的变形机理,提出了优化冷却方式、调整零件设计尺寸等方法,以提高尺寸精度。

镍基高温合金热变形过程组织预测研究综述

本文综述了镍基合金的高温塑性变形行为及建模、微观组织演变规律及建模的研究进展,阐述了利用有限元技术预测热变形显微组织的研究现状,得到如下结论:镍基合金的高温塑性变形行为表征模型主要有唯象本构模型和神经网络模型;动态再结晶模型能够准确描述镍基合金热变形过程的微观组织演变,结合有限元模拟技术有助于实现热变形过程的组织预测及调控。

船用增压器转子增材制造设计和工艺优化研究

船用增压器转子具有多叶片结构,结构复杂,通常采用分体制造后焊接成形,传统方式无法设计更优的内部结构,改善增压器转子的使役性能,本文通过对增压器转子结构一体化设计进行研究,设计独特的水滴状镂空自支撑结构,减少工件重量,同时工件残余应力能够得到释放,降低使用中的应力变形,并进一步通过增材制造工艺参数优化,实现船用增压器转子的增材制造。

摆动电弧熔丝增材技术研究现状及应用

传统的电弧熔丝增材技术在大型构件生产中容易形成残余应力影响构件性能,而摆动电弧熔丝增材技术可以有效改善残余应力,因此针对摆动电弧熔丝增材技术,综述了摆动电弧熔丝增材技术残余应力形成机理、消除或控制残余应力的研究和工艺方法;阐述了摆动电弧熔丝增材技术的工艺参数及增材路径对温度场及残余应力的影响,最后简要介绍了摆动电弧熔丝增材技术的应用案例,以期为提高电弧熔丝增材构件力学性能提供引导。

大规格气阀坯电镦成形质量控制研究综述

制坯作为气阀成形的关键工序,其成形质量决定着气阀的服役性能和寿命。通过分析热挤压和电镦等成形工艺的优缺点可知,电镦相较于其他成形工艺更适用于大规格气阀坯成形。而随着气阀坯规格的增大,电镦件成形质量也愈加难以控制。针对表面波浪等形状缺陷和晶粒粗大等微观缺陷对其进行成因分析,从成形形状、晶粒控制和形状-晶粒协同控制3个方面综述了大规格气阀坯电镦成形质量的控制方法,并进一步阐述了电镦工艺智能优化方法,为大规格气阀坯电镦成形的实际生产提供参考。

船用柴油机非稳态振动信号分析系统

船舶柴油机作为一个多变复杂、多层次的动力系统,其表面振动信号直接受内部零部件工作状态的影响。非稳态振动信号可以用来反映系统内部的运行状况,从而可实时监测柴油机运行状况,因而,准确、多元的提取出振动信号特征是关键步骤。本文主要使用数据分析软件MATLAB对非稳态振动信号进行时域、频域特征参数提取,分析气阀磨损对振动信号的影响规律,并基于此构建船舶柴油机非稳态振动信号分析系统。

船用柴油机振动信号气阀磨损预测系统

船舶柴油机在运行过程中变化复杂,受到内部各部件的振动、冲击、摩擦及燃烧等激励作用,缸盖会产生非稳态振动信号。非稳态振动信号可以实现相应零部件及燃烧状态的故障预测,气阀是柴油机的重要部件,通过振动信号来分析气阀磨损情况具有重大意义。本文基于实测以及有限元模拟得到不同磨损状况下的缸盖振动信号,通过对其进行分析,得到对应磨损程度下的特征参数,使用数据分析软件MATLAB构建特征参数与气阀磨损量之间的BP神经网络模型,并基于此模型构建船用柴油机振动信号气阀磨损预测系统。

金属3D打印在船用柴油机零配件制造中的应用

船用柴油机中喷射系统及增压系统内部具有迷宫式的流道、内凹腔体,以及较多的精密偶部件,传统方式是通过铸造、机加工、焊接等工艺将诸多的零部件加工后装配而成,后期存在较大隐患。利用金属3D打印技术即增材制造技术,可实现复杂零件一体化、轻量化产品直接成形,减少对专业人员的依赖,使产品的设计自由度更高、生产工序更短,更加契合船舶柴油机动力系统降本增效、提升性能的真正需求。文章介绍了几种通过金属3D打印技术实现了船用柴油机关键零部件的制造。

热喷涂陶瓷涂层在NaCl溶液中的耐腐蚀性

采用超音速火焰喷涂与等离子喷涂制备了WC-Cr_(3)C_(2)-Ni涂层与Al_(2)O_(3)-40TiO_(2)涂层,研究了两种热喷涂陶瓷涂层在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性。结果表明:WC-Cr_(3)C_(2)-Ni涂层在3.5wt%NaCl溶液中存在钝化现象,具有良好的耐点蚀能力。与Al_(2)O_(3)-40TiO_(2)涂层相比,WC-Cr_(3)C_(2)-Ni涂层的腐蚀电位更高且腐蚀电流密度更小,WC-Cr_(3)C_(2)-Ni涂层的电阻Rct约为Al_(2)O_(3)-40TiO_(2)涂层的30倍,这表明:WC-Cr_(3)C_(2)-Ni涂层在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性更好。

电弧熔丝增材随动锤击精整-消应力过程对装置结构变形的影响

电弧熔丝增材随动锤击精整-消应力过程对增材装置整体结构变形存在一定的影响,为保证增材设备的使用精度,分析了不同锤击气压、锤击位置对设备结构变形的影响。解析计算出锤击气压与锤击速度的关系,建立了大型电弧增材设备框梁结构承载有限元分析模型,分析、确立了锤击过程中横梁受到的锤击反力,并根据工作位置、锤击气压的不同设计了15种工况,对各工况进行了瞬态动力学分析。分析结果显示,在各锤击气压下,锤击对横梁重力方向的变形影响最大,最大变形区域出现在横梁中央部位。该研究为设备后续的优化提供了依据,具有一定的工程应用价值。