收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金属模具电磁热裂纹止裂的研究

付宇明  
【摘要】:裂纹止裂技术是当前军事、航空、航天、船舶、石油、原子能、供电器械、机械制造等许多工业生产和实际应用中急需解决的关键问题。利用电磁热效应来遏制金属构件内部和表面裂纹的扩展是新颖而又行之有效的方法之一。关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂的技术,在国内外均缺少系统研究。生产实践和理论发展迫切需要对该技术进行深入研究。本文正是以此为出发点,结合理论分析、数值模拟和实验开展研究工作,所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。研究内容概括为以下五部分。 (1) 采用复变函数方法,建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型。在该模型基础上研究了带有半埋藏环形裂纹的金属模具在通入电流瞬间,裂尖附近的热源功率、温度场和热应力场,以及裂纹尖端处的温度、热应力与通电电流密度、裂纹尺寸等参数之间的关系。本文还研究了在金属模具电磁热裂纹止裂中,同时有外机械载荷作用情况下,其裂纹尖端温度场和热应力场的复变函数解。 (2) 建立了在瞬间超强脉冲电流作用下,金属模具裂纹止裂的有限元耦合场分析方法。通过商用有限元软件Marc、Ansys和自编程序,采用热—电瞬态耦合过程模拟计算了带有单边裂纹和中间裂纹的金属模具材料电磁热裂纹止裂时的温度场、温度梯度场,接下来通过热—机械耦合过程计算了放电瞬间的热应力场;讨论了各种影响因素及它们在数值计算中的处理方法,并对电磁热裂纹止裂效果与多裂纹绕流屏蔽、通路尺寸和裂纹走向关系进行了研究。 (3) 采用电、热和机械场三场顺次耦合的有限元分析方法模拟了金属模具中空间裂纹电磁热裂纹止裂中电流—温度—力的演变过程;具体计算了带有半埋藏环形裂纹的金属模具电磁热止裂时的温度场、温度梯度场和热应力场;同时研究了金属模具中局部裂纹实施跨越止裂时的温度场和热应力场。数值模拟分析结果与理论研究结果相吻合。 (4) 采用自制的ZL-1型脉冲电流发生装置,对多种金属模具材料如塑料模具钢、冷作模具钢和热作模具钢进行了电磁热裂纹止裂实验研究;利用电子高速摄像机记录了止裂过程,验证了理论研究和数值模拟的结果;通过金相显微分析和电镜分析了裂纹尖端周围强度、韧性和硬度均高于基体的白亮层微观组织结构,阐明了其遏制裂纹扩展的微观本质;对止裂后的裂纹前缘处进行了力学性能测定,并且采 WP=5 用SPM进行了纳米尺度下力学性能的测试;自主设计了改进型ZL-2超强脉冲电流发生装置,采用它实现了金属模具试件中裂纹的电磁热止裂。 (5) 研究了各种实际金属模具中裂纹电磁热止裂后的修复技术,如电火花放电熔焊搭桥、强化堆焊、刷镀等;对修复中多种工艺参数的影响进行了研究,同时对修复后的裂纹处微观组织进行了分析和测试,为将电磁热裂纹止裂技术应用到金属模具裂纹止裂中进行了基础实验研究工作。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡悦华,王从军,魏承辉,陈召国;基于RP的金属零件与金属模具的快速铸造[J];邵阳学院学报;2002年06期
2 水野博司;高华;;金属模具的事故及其对策[J];热处理技术与装备;1991年06期
3 王从军,黄树槐;金属零件与金属模具的快速制造[J];特种铸造及有色合金;2001年03期
4 新井透;潘昌学;;金属模具的表面处理[J];模具技术;1985年06期
5 王从军,肖跃加,陈绪兵,黄树槐;金属模具的快速制造[J];模具工业;1998年05期
6 水野博司;郭涛;;金属模具的损坏及其对策[J];电子工艺技术;1988年05期
7 ;简易模具的制作及其应用(连载)——[Ⅳ]真空成型模具的制作[J];塑料科技;1974年Z1期
8 李卫权,柴增田;金属型铸造过程中铸件温度场的调整[J];热加工工艺;2004年07期
9 李宇锋;提高金属模具排气能力的5种方法[J];铸造技术;2004年11期
10 辛化丹;采用简易电镀法进行金属模具的修补[J];塑料科技;1978年04期
11 砂贺芳雄 ,河村正雄 ,潘昌学;精密深拉延金属模具的表面处理[J];模具工业;1986年04期
12 程家宁;;模具石膏型精密铸造[J];新技术新工艺;1988年03期
13 张海鸥;快速制造模具技术的现状[J];机械工人.冷加工;2002年01期
14 撖俊虎;;铸造用金属模具设计的一般原则[J];宁夏机械;2003年01期
15 松尾充治;张传智;;模具的化学清洗法[J];橡胶参考资料;1984年11期
16 李艳;陈芳雷;白培康;;选择性激光烧结金属粉末技术的进展研究[J];金属世界;2006年06期
17 左藤久;潘昌学;;简易锌合金注射模[J];模具技术;1987年02期
18 高华;;金属模具的超零下温度处理[J];热处理技术与装备;1993年01期
19 颜永年,张人佶,卢清萍,曾光;基于RP的早期、多回路反馈模具快速制造系统[J];中国机械工程;1999年09期
20 雷以泰;王秀实;沈爱华;;皮革装饰花纹模具加工技术的研究[J];中国皮革;1988年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张海鸥;韩光超;王桂兰;;直接原型熔射制造金属模具技术[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
2 张海鸥;韩光超;王桂兰;;直接原型熔射制造金属模具技术[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
3 张海鸥;韩光超;王桂兰;;直接原型熔射制造金属模具技术[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
4 杜立群;刘冲;刘军山;肖日松;秦江;刘海军;尉元杰;;基于无背板生长法的塑料微流控芯片热压金属模具的制作方法[A];第三届全国微全分析系统学术会议论文集[C];2005年
5 赵建华;田军;钱翰城;;A356铝合金/金属模具界面换热特征研究[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
6 赵建华;田军;钱翰城;;A356铝合金/金属模具界面换热特征研究[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年
7 邹文信;;金属型涂料的应用[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
8 程灏波;王涌天;;超精密高速确定性抛光自由曲面金属表面[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
9 韩晓莉;巢永烈;梁星;;不同种植基桩桩径对游离端缺失种植固定桥支架的适合性影响的实验研究[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年
10 朱康亮;成庆林;赵仁铭;;铝合金铸型重力铸造成形技术概述[A];2008重庆市铸造年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 付宇明;金属模具电磁热裂纹止裂的研究[D];燕山大学;2003年
2 王平;电热止裂相变应力及止裂效果综合分析[D];燕山大学;2006年
3 曹驰;锌基合金模具快速制造关键技术研究[D];兰州理工大学;2009年
4 郑重;基于数值模拟的模具设计与等离子熔积过程研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田继军;复杂曲面金属模具的研究[D];西安理工大学;2005年
2 吴延昭;热模锻模具型腔近表层的热力载荷[D];武汉理工大学;2010年
3 李艳;基于SLS的金属模具快速制造基础技术实验研究[D];中北大学;2007年
4 杨帆;聚合物微流控芯片脱模过程研究[D];大连理工大学;2008年
5 薛旷华;RP技术在熔模铸造中的应用研究[D];江南大学;2007年
6 洪军;镁合金/金属模具界面换热研究及其热物性数据库开发[D];重庆大学;2008年
7 汪鹏;PDMS在微流控生物芯片技术中的新型应用[D];上海交通大学;2009年
8 陈翔;C塑胶金属模具公司设备维护管理改进研究[D];华南理工大学;2010年
9 陈红霞;复合材料模具表面金属化技术研究[D];武汉理工大学;2007年
10 张雁鸿;纳米颗粒增强PTFE材料的制备方法及其性能研究[D];华中科技大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;日本企业精密金属模具生产向中国转移(上)[N];中国有色金属报;2002年
2 ;日本企业精密金属模具生产向中国转移(下)[N];中国有色金属报;2002年
3 张丽娜;眼镜模具产业两重天[N];消费日报;2007年
4 本报记者  张慧英;北京吉驰:不求大,但求精[N];中国工业报;2006年
5 廖建国;亚洲金属模具业发展趋势及大同特钢发展战略[N];世界金属导报;2010年
6 记者 柯颂通讯员 方平;成交额逾亿为历届之最[N];中山日报;2007年
7 通讯员 邓默耘;鄂东职院与亿和精密签订校企合作办学协议[N];黄冈日报;2007年
8 ;川崎开发低成本高密度铁粉新成形法[N];中国冶金报;2003年
9 记者 田豆豆;应城 农民出国打工挣外汇[N];人民日报;2006年
10 王忠良;不二精机成立第四家中国公司[N];中国电子报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978