基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别

针对大梁自动焊过程中焊缝坡口角度、工件偏转、坡口间隙、定位焊缝等因素,容易造成焊缝偏差识别结果不准确或难以识别的现状,提出了一种基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别方法,建立了大梁焊缝坡口弧长模型,在特征谐波检测法基础上,利用各谐波分量之间线性空间关系,提出了大梁焊缝偏差解算方法,消除了坡口角度和工件偏转等非偏差因素对偏差检测的干扰.对某集装箱大梁纵缝进行焊缝偏差识别试验.结果表明,该方法对坡口间隙和定位焊缝具有良好的抗干扰能力,为大梁自动焊偏差识别提供一种新的理论和实践参考.

Mo含量对FeCoCrNiMo_(x)高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

目的研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMo_(x)(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响,以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层,用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构,借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5,喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相,枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加,合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为,腐蚀电位由-0.753 V增大到-0.412 V,腐蚀电流密度由1.23×10^(-4) A/cm^(2)减小到3.80×10^(-6) A/cm^(2),点蚀电位由-0.642 V增大到-0.371 V,具有优异的耐腐蚀性能。结论所设计的FeCoCrNiMo_(x)合金及相应的等离子喷焊工艺,满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求,有望应用于传统工模具的表面防护与修复。

5052铝合金热拉伸流变应力及实心凸起板锻造成形研究

采用Instron3369电子万能试验机对5052铝合金板进行热拉伸实验,研究该合金在变形温度为523~723 K,应变速率为0.001~0.100 s^-1条件下的流变应力行为。将实心凸起板锻造成形数值仿真结果与板锻造成形实验结果进行对比。研究结果表明:5052铝合金的流变应力随温度升高而降低,随应变速率增大而增大;可用Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系来描述该合金的热流变应力行为,其变形激活能为162.72 kJ/mol;该热拉伸本构方程可以准确描述板锻造成形凸起过程的特征,且在673 K时实心凸起板锻造成形性能最好。

窄间隙CO_2气体保护焊的磁控焊缝跟踪方法

针对单道多层窄间隙焊接中的焊缝对中和变侧壁宽度的侧壁融合的问题,建立了窄间隙CO_2气体保护焊的电弧长度数学模型.通过MATLAB仿真出电弧长度和焊接电流变化曲线,模拟焊接电流在两侧壁发生突变的特点,提出一种横向跟踪方法.以1/4周期内电流变化斜率K_i>C的时间点作为电弧到达侧壁的标记,累计电弧从焊枪中心摆动到此时的脉冲数N_L和N_R,对N_L和N_R进行相关运算得到横向偏差信息,以数字电位计AD51113为基础设计了电磁传感器磁场强度调节装置.结果表明,利用系统进行的焊缝跟踪效果良好,磁场调节效果稳定,为窄间隙CO_2气体保护焊的跟踪提供一种新的解决方案.

反复镦拔SIMA法制备100Cr6钢半固态坯料的工艺与组织

利用多道次反复镦拔预塑性变形和半固态等温处理工艺(反复镦拔与等温处理SIMA法)制备了100Cr6钢半固态坯料,对100Cr6钢细化晶粒的反复镦拔预变形工艺和后续的等温处理工艺及其微观组织分别进行了研究。结果表明:反复镦拔预变形可以有效利用塑性变形破碎枝晶而达到细化晶粒的目的,从未预变形(镦拔0次)到镦拔3次,晶粒直径先快速减小然后变化不大;当反复镦拔3次时,试样中心的晶粒直径减小了90.4%,即从未经预变形的晶粒直径Φ274.1μm细化到Φ26.2μm;而试样边缘的晶粒直径减小了91.7%,细化效果更佳。在半固态温度区间进行等温处理时,随着温度的增加,半固态坯料的晶粒逐渐近球化;随保温时间的增长,半固态坯料的晶粒逐渐变大;尺寸为Φ10 mm×15 mm的试样在1420℃下保温30 min等温处理后所得半固态组织相对较好。

CoO和Cr2O3复合掺杂对金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性的影响

采用粉末冶金技术制备添加CoO和Cr2O3复合掺杂剂的17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷,使用XRD、SEM等检测分析了不同含量、不同比例的复合掺杂剂对金属陶瓷材料的物相组成、组织形貌、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:CoO和Cr2O3复合掺杂后固溶到陶瓷基体相NiFe2O4晶格中,促进了烧结致密化;CoO和Cr2O3复合掺杂有利于生成致密氧化层,有效抑制了氧气向材料内部侵蚀和金属Ni向外迁徙,提高了试样的抗高温氧化性能;当CoO和Cr2O3复合掺杂量为1%(质量分数)(m(CoO)∶m(Cr2O3)=2∶1)时,抗高温氧化性最好,单位面积氧化增重量比未掺杂的试样降低了56.28%。

基于圆环镦粗法的TC4钛合金热成形摩擦因数测定

为了准确测定玻璃润滑涂层的摩擦因数,通过分析圆环镦粗变形理论,修改传统DEFORM-3D有限元模型并完成TC4钛合金圆环镦粗正交数值模拟,得到3种摩擦因数标定曲线。对比分析了理论解析、传统有限元模型和改进有限元模型数值模拟所得3种摩擦因数标定曲线的差异性和分散度。研究了坯料温度、模具温度、镦粗速度和热传导系数工艺参数对摩擦因数标定曲线的影响。采用圆环镦粗实验,结合改进模型摩擦因数标定曲线测定了TC4钛合金在不同摩擦条件下的摩擦因数。结果表明:3种摩擦因数标定曲线存在明显差异,改进模型数值模拟所得标定曲线有较好的分散度;镦粗速度对摩擦因数标定曲线的影响最大,其他依次是坯料温度、热传导系数和模具温度。TC4钛合金圆环在坯料温度950℃、模具温度400℃和镦粗速度5 mm·s^(-1)条件下镦粗时,干摩擦、自制玻璃涂层和Ti-1玻璃涂层润滑的摩擦因数分别为0.64、0.23和0.20。改进模型摩擦因数标定曲线充分考虑了成形工艺参数的影响,更接近TC4钛合金热成形实际过程,通过圆环镦粗实验验证了改进模型模拟结果的准确性和可靠性。

TC4钛合金叶片等温锻造模具的弹性变形预测及型面补偿

为了控制TC4钛合金叶片等温锻造模具的弹性变形引起叶片尺寸偏差,使用DEFORM-3D软件模拟预测了模具的弹性变形;通过正交模拟试验研究了变形温度、摩擦系数、锻造速度等工艺参数对模具最大弹性变形的影响规律;并阐述了模具零件型面补偿原理,对模具零件型面进行二次迭代补偿,分析了模具零件型面补偿效果。结果表明:模膛叶身中心稍靠榫头区域的弹性变形量最大,为0.289 mm;工艺参数对模具最大弹性变形量的影响次序为锻造速度>摩擦系数>变形温度,工艺改进后模具的最大弹性变形量为0.119 mm,减小了59%;二次模具零件型面补偿后,叶片尺寸最大偏差为0.028 mm,减小了90%;实际生产验证发现,模具零件型面补偿方法能够控制叶片尺寸偏差,满足生产要求。

CoO和Cr2O3复合掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷力学性能的影响

采用粉末冶金技术制备CoO和Cr2O3复合掺杂17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料,通过XRD、SEM分析了材料的物相和形貌,并检测了材料的相对密度、显微硬度、断裂韧性及抗弯强度,探究不同含量、不同比例的CoO和Cr2O3复合掺杂剂对金属陶瓷材料力学性能的影响。结果表明:CoO和Cr2O3复合掺杂剂固溶到陶瓷基体相NiFe2O4晶格中,促进了烧结致密化,金属陶瓷的力学性能也随之提升。当添加CoO和Cr2O3复合掺杂剂总量为1%(CoO/Cr2O3质量比1∶2)时,金属陶瓷的硬度和断裂韧性分别高达740.65N/mm^2和9.61MPa·m^1/2,较未掺杂的金属陶瓷试样分别提高了7.35%和169.19%;当添加CoO和Cr2O3复合掺杂剂总量为2%(CoO/Cr2O3质量比2∶1)时,金属陶瓷的抗弯强度高达175.66MPa,较未掺杂的金属陶瓷试样提高了31.97%。

基于束搜索和A^(*)两段混合Petri网的柔性作业车间调度

采用启发式优化算法对柔性作业调度的Petri网模型进行搜索和寻优存在内存占用过大和最优性损失问题。为此,将A*算法和束搜索算法相结合,提出一种两阶段混合搜索算法,对柔性作业车间调度的Petri网模型进行寻优。在调度活动的早期阶段,采用束搜索算法对搜索空间智能剪枝,后期阶段采用深度优先算法选取一条可行的次优路径,从而保证以较小的代价找到较好的调度结果。最后,通过2个基准实例对算法的性能进行测试。与其他算法的对比结果显示,这种两阶段混合算法不仅可以获得高质量的调度方案,还在减少内存需求和加快收敛速度方面有一定的作用。

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s^(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s^(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s^(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。

SIMA法预变形工艺参数对100Cr6钢晶粒细化的影响

采用轴向多道次镦粗拔长工艺,研究了SIMA法预变形工艺中的锻造比和镦拔道次对100Cr6钢晶粒细化的影响。试验结果表明：随着锻造比和镦拔道次的增加,晶粒的平均直径逐渐减少,晶粒的细化效果越好,在锻造比为2.00,镦拔道次为3次时,试样心部晶粒的平均直径从274.1μm减小到25.0μm,减小了90.9%,试样边部晶粒的平均直径从293.4μm减小到23.1μm,减小了92.1%。;试样边部晶粒的细化效果优于心部晶粒,镦拔道次对试样晶粒的细化效果强于锻造比。研究结果表明,轴向多道次镦粗拔长预变形工艺对晶粒的细化效果显著,镦拔后可以获得晶粒细小的非枝晶坯料,且工艺简单,操作安全,是优良的预变形晶粒细化工艺。

基于ProCAST的ZL107合金进气管倾转铸造工艺优化

倾转铸造生产ZL107铝合金进气管及用ProCAST模拟发现铸件上多处出现了缩松、缩孔,通过正交试验研究了模具预热温度、浇注温度、倾转速度、浇口杯预热温度对铸件缩孔、缩松缺陷的影响。结果发现,影响顺序为模具预热温度>浇注温度>倾转速度>浇口杯预热温度。最优工艺参数:浇注温度为740℃、上下模分别预热400℃和350℃、倾转速度为9.0°/s、浇口杯预热温度为300℃。对厚壁部位进行激冷、修改浇冒口结构并保温处理后,数值模拟发现优化后铸件的凝固顺序合理,缩松、缩孔消失,并进行了实际生产验证。

基于有限元法的汽车滑移门结构优化

某商用车滑移门与门框分离距离过大,超过了100 mm,并且中导轮与导轨脱开,无法满足滑移门保持件新法规的要求。采用LS-DYNA软件对滑移门保持件载荷试验进行仿真分析,提出了中导轨和锁销两个薄弱区域的改进方案,改进后车门与门框的最大分离距离为93.3 mm,滑移门导轨和组件均未和车门框脱开,满足滑移门新法规要求,但整车增重了2.8 kg。本文通过灵敏度分析对滑移门周围的加强件提出了减重方案,减重约2.2 kg后的仿真结果表明,车门与门框的最大分离距离与未减重时相比仅增加4 mm。对减重后的方案进行了试验验证,为同类汽车滑移门保持件的设计提供了指导。

端部带法兰特征的筒形零件板锻造成形

提出采用板锻造工艺来成形端部带法兰特征的筒形零件,以解决现有成形工艺中存在的成形加工载荷大等问题。基于有限元仿真模拟分析了端部法兰特征的板锻造工艺的变形过程,研究了板厚、切入量及待变形区域的高度和成形界面的摩擦条件对法兰特征成形性的影响规律。研究结果表明:建立的有限元模型可以较好地预测法兰特征的板锻造成形;切应力主导了待变形金属与筒形坯件本体的剥离过程,成形末期凸模镦挤此部分金属,完成法兰特征的成形;板厚越大,筒形坯件的抗屈曲失稳能力越强,筒壁待变形高度临界值越大;法兰特征的径向尺寸与切入量及筒壁待变形区域高度呈正相关,差异化的成形界面摩擦条件有助于改善法兰特征的成形性。