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基于切削热-力耦合效应的表面强化技术及其工艺试验研究

龙震海 , 赵文祥 , 王西彬

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.06.010

经过对超高强度钢工件高速切削加工表面质量的系统研究,发现在某种特定的切削条件下,工件表面质量将会发生显著改变.该变化不仅表现为表面特征的大幅改善,如表面粗糙度可以控制在0.4μm以下,无宏观裂纹发生等,还表现为表层及次表层显微硬度的明显提高、最大残余压应力深度的大幅增加(达到0.35 mm)以及表面耐磨性能的显著增强等.研究结果表明,合理的切削工艺将极有可能成为一种能够在获得工件结构形状与精度指标的同时,对加工表面表层、次表层的组织特性与工件使用性能产生积极影响的表面强化手段.

关键词: 热-力耦合 , 表面强化 , 高速切削 , 残余应力场

通过热-力耦合方法实现低碳微合金钢奥氏体的亚微米化

蒲红兵 , 姚圣杰 , 朱丽君

机械工程材料

以两种成分不同但组织均为温轧铁素体和珠光体的低碳微合金钢为研究对象,通过合理选择加热奥氏体化过程中的变形参数,实现了奥氏体晶粒的细化;结合真应力-真应变曲线以及显微组织对其细化机理进行了分析.结果表明:通过热-力耦合的方法成功得到了亚微米晶奥氏体晶粒;奥氏体动态相变、铁素体动态再结晶以及变形过程中应变硬化等机制的竞争耦合作用对奥氏体的亚微米化过程至关重要.

关键词: 低碳微合金钢 , 奥氏体 , 亚微米晶 , 热-力耦合

金刚石膜超高速抛光温度场的有限元模拟

周丽 , 黄树涛 , 许立福 , 焦可如

人工晶体学报

金刚石膜超高速抛光是一种新的抛光方法,抛光区域温度场分布直接影响金刚石膜的抛光质量.本文采用三维热-力耦合有限元法分析了抛光盘超高速旋转时,不同直径的金刚石厚膜与抛光盘之间由于摩擦生热形成的温度场.结果表明:随着金刚石膜直径的增大,其内、外边缘温度差明显增大.只有当金刚石膜与抛光盘作同向相对运动时,金刚石膜的内、外边缘温度才趋于均匀.文中得出的结论可以为金刚石膜超高速抛光机的设计和实际操作提供可靠的理论依据.

关键词: 金刚石膜 , 抛光 , 温度场 , 热-力耦合

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟Ⅱ.模拟计算及实验验证

朱维 , 韩志强 , 柳百成

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.03.018

基于本工作第Ⅰ部分建立的挤压铸造凝固过程热-力耦合数学模型及求解方法,开发了相应的模拟计算软件.基于Gleeble高温力学行为测试数据所得的本构关系,采用开发的软件对不同工艺条件下A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算,模拟结果与实验结果一致,表明所建立的模型对挤压铸造过程热和力的分析是正确的.

关键词: 挤压铸造 , 热-力耦合 , 模拟计算 , 模型验证 , 铝合金

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟Ⅰ.数学模型及求解方法

韩志强 , 朱维 , 柳百成

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.03.017

开发了模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度、应力及形状变化的有限元模型.该模型包括了凝固过程中潜热的释放和体积收缩效应、界面传热和变形的相互作用以及凝固壳在冲头压力下的变形等.应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型描述凝固壳的变形,并对液相和糊状区进行了特殊处理.利用接触算法处理铸件与模具界面,并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动.该模型可以用来研究模具设计和工艺参数(如模具温度及冲头压力等)对铸件质量的影响.

关键词: 挤压铸造 , 热-力耦合 , 有限元方法 , 本构模型

带液芯连铸坯凝固过程凝固前沿动态施压模型的开发

张明 , 胡德林 , 成娟 , 吴彦欣 , 付建勋

上海金属

运用固定网格法开发带液芯连铸坯凝固前沿动态施压模型,实现连铸过程钢水静压力的动态施加,并以此为基础对连铸坯凝固过程热-力耦合进行数值仿真.计算结果显示,热应力在铸坯出结晶器进入足辊区后达到最大值,且铸坯角部的热应力值要远高于其他位置.分析可知,铸坯各部位的开裂危险区段不同,当局部热应力值超过抗拉强度时易产生裂纹.角部热应力最高产生裂纹倾向最大,这与钢厂实际生产时铸坯角部易产生裂纹缺陷的现状相符.

关键词: 连铸坯 , 固定网格法 , 凝固前沿 , 钢水静压力 , 热-力耦合

AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型

贾伟涛 , 马立峰 , 刘鹏涛 , 徐海洁 , 蒋亚平

稀有金属

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验,拟合热压缩试验数据,针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型;依托于Deform-3D对镁板的实际热轧过程进行了热力仿真分析,依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型.研究结果表明:新建的热力本构模型预测精度较高,平均相对误差为5.1%;建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型,温度场数学模型以及热力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制.

关键词: AZ31B镁合金 , 热力本构 , 应力场 , 热-力耦合

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