检索结果-南通市图书馆

作者：池闪闪大连理工大学

学位级别：硕士

不锈钢-碳钢层合板是基层(碳钢)和覆层(不锈钢)经特殊制备工艺复合而成的兼具两种材料优点的新型复合材料。与单组元金属板相比,不仅使材料性能大幅提高,还节约了大量稀贵金属,降低了材料价格,在航空航天、船舶、石油化工、海洋开发等... 详细信息

不锈钢-碳钢层合板是基层(碳钢)和覆层(不锈钢)经特殊制备工艺复合而成的兼具两种材料优点的新型复合材料。与单组元金属板相比,不仅使材料性能大幅提高,还节约了大量稀贵金属,降低了材料价格,在航空航天、船舶、石油化工、海洋开发等领域具有广阔的应用前景。激光弯曲成形是一种新近发展起来的适用于板壳类零件成形加工的柔性成形新工艺,成形过程无需模具,非接触、无外力,能够成形各种复杂形状工件,对新产品开发和小批量生产具有巨大的发展潜力。由于不锈钢层合板基层和覆层之间存在结合面且材料性能存在差异,使其成形过程与单组元金属有很大不同。本文以lCr18Ni9Ti/Q235A/lCr18Ni9Ti不锈钢层合板为研究对象,建立了含结合面的不锈钢层合板多层有限元模型,对不锈钢层合板激光弯曲过程及成形规律进行了数值模拟。主要研究内容及结果如下： (1)在考虑结合面和脉冲激光特性的基础上,基于热弹塑性有限元理论,应用ANSYS软件中的APDL语言对不锈钢层合板脉冲激光弯曲成形过程进行模块化编程,建立了含结合面的不锈钢层合板脉冲激光弯曲三维热-结构顺序耦合有限元模型,并对模型进行了优化。 (2)根据建立的有限元模型,研究了脉冲激光弯曲过程中不锈钢层合板内部温度、应力应变及位移的时空分布,对层合板结合面处的应力应变分布情况进行了分析。脉冲激光弯曲过程中,层合板上覆层的温度、应力应变均发生周期性震荡,结合面处的温度传递平滑,应力应变发生突变;最终层合板上下覆层呈现横向残余拉应力状态,基层呈现横向残余压应力状态。采用带有温度和位移测量装置的激光加工系统进行了层合板激光弯曲验证实验,模拟结果与实验结果一致性好,温度最大误差为7.9%,位移最大误差为4.7%。 (3)对不同工艺参数下不锈钢层合板激光弯曲成形过程进行了数值模拟,分析了不锈钢层合板脉冲激光弯曲成形规律。不锈钢层合板的弯曲角度与层合板厚度方向的塑性应变梯度有关,随激光功率、扫描次数、层合板宽度、不锈钢／碳钢厚度比的增加而增大,随离焦量、扫描速度、层合板厚度的增加而减小。根据得到的激光弯曲成形规律,选择合适的工艺参数实现了50。槽型舱壁样件的试制。本文采用数值模拟方法揭示了不锈钢层合板激光弯曲变形特点,对指导不锈钢层合板激光弯曲实验、预防成形失效、拓宽不锈钢层合板应用领域具有重要意义。

关键词：激光弯曲不锈钢-碳钢层合板数值模拟成形规律

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不锈钢-碳钢层合板激光切割工艺基础研究

不锈钢-碳钢层合板激光切割工艺基础研究

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作者：张保卫大连理工大学

学位级别：硕士

不锈钢-碳钢层合板,是一种新型的资源节约型环境友好型复合材料,同时具有不锈钢和碳钢的特点。不锈钢-碳钢层合板在航空航天,石油化工,桥梁,汽车等诸多领域都有广泛的应用。不锈钢-碳钢层合板不能承受剪切力,因此无接触力作用的高效率... 详细信息

不锈钢-碳钢层合板,是一种新型的资源节约型环境友好型复合材料,同时具有不锈钢和碳钢的特点。不锈钢-碳钢层合板在航空航天,石油化工,桥梁,汽车等诸多领域都有广泛的应用。不锈钢-碳钢层合板不能承受剪切力,因此无接触力作用的高效率、高精度的激光切割对于层合板加工具有重要的意义。针对层合板激光切割密集孔时存在板材变形,切缝挂渣;切割叶型孔时存在表面烧蚀缺材和切缝挂渣现象均提出具体的方法。本文以不锈钢-碳钢层合板为研究对象,通过实验和数学模型二个方面研究了层合板的切割规律和切割质量。（1）建立激光切割参数对切割质量的单因素实验,系统研究了激光参数（激光功率P、切割速度V、辅助气体压力F、离焦量Δ）,对切割质量评价指标（切缝宽度、切割截面粗糙度、挂渣长度）的影响规律。通过设计四因素三水平正交实验,以切割截面粗糙度和挂渣长度作为量化指标,确定了激光切割层合板的最优参数组合。（2）为提高层合板激光切割图案的尺寸精度,快速找到进行尺寸插补的补偿量,在单一板材切缝宽度预测模型的基础上,结合熔化、气化原理和能量守恒方程,采用气熔比法激光切割理论,建立预测切缝宽度的数学模型。利用单因素实验中切缝宽度相差较大的几组参数验证预测模型的准确性。（3）以二个典型图案密集孔和叶型孔为目标件,首先对单个圆孔时产生烧蚀现象采用螺旋扫描路径的方法提高加工质量;然后对于密集型图案,以密集小圆孔为例提出“垫片法”解决加工存在挂渣过大,且不均匀的问题;对于复杂图案,以叶型孔为例,提出“四段变速度+变功率能量补偿”的方法解决上表面过度烧蚀和下表面挂渣问题。（4）为解决板材经过激光加工后的使用性能,对板材质量进行系统的研究。采用K型热点偶对激光加工过程中扫描线附近的温度进行测量以便分析显微组织。利用金相显微镜检测切缝附近的金相组织,以便确定热影响区宽度和分析硬度。利用扫描电镜（FEI）对切割样件和打磨后的样件截面形貌进行形貌观测是否存在明显的加工缺陷。采用场发射扫描电镜（SUPRA55）对层合板结合界面进行线扫描和面扫描,面扫描检测出不锈钢和碳钢中元素浓度差别比较大的元素,利用线扫描检测层合板基板和切割样件分析过渡层厚度和层合板的结合质量,以及是否存在微观缺陷。利用显微硬度计检测切割热影响区的硬度,分析板材切割后的组织变化。利用拉伸试验机,检测样件,以便分析板材的韧性和使用性能。

关键词：激光切割不锈钢-碳钢层合板叶型孔过渡层热影响区

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不锈钢-碳钢层合板激光熔覆制备方法试验研究

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激光与光电子学进展 2014年第2期51卷 116-123页

作者：高美娜王续跃徐文骥郭东明大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

针对不锈钢-碳钢层合板制备方法中结合面存在的缺陷问题，采用激光熔覆法制备金属层合板。调整激光功率和扫描速度两个主要工艺参数，研究其对层合板金相组织的影响。通过不锈钢-碳钢层合板金相组织分析以及拉伸试验研究，优化层合板激... 详细信息

针对不锈钢-碳钢层合板制备方法中结合面存在的缺陷问题，采用激光熔覆法制备金属层合板。调整激光功率和扫描速度两个主要工艺参数，研究其对层合板金相组织的影响。通过不锈钢-碳钢层合板金相组织分析以及拉伸试验研究，优化层合板激光熔覆工艺参数。结果表明：随着激光能量密度的增大，不锈钢-碳钢层合板界面波高依次呈0．01-0．03mm、0．08～0．10mm和0．11—0．14mm三种形态，且熔覆层厚度逐渐增加。随着界面波高的增大，屈服强度逐渐增大，当不锈钢-碳钢层合板界面金相组织形态呈波高为0．11～0．14mm时，屈服强度为410MPa。激光熔覆制备方法获得了不锈钢-碳钢冶金结合及组织性能均良好的层合板，屈服强度和延伸率均达到了不锈钢层合板的标准要求，表明此工艺方法是可行的，为激光熔覆制备层合板的广泛应用提供了理论和试验依据。

关键词：激光技术激光熔覆不锈钢-碳钢层合板金相组织波高拉伸强度

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金属扇形层合板激光圆弧扫描弯曲数值模拟

金属扇形层合板激光圆弧扫描弯曲数值模拟

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第18届全国特种加工学术会议

作者：王焕捷王续跃大连理工大学机械工程学院

不锈钢-碳钢层合板是以不锈钢为覆层,碳钢为基层,利用爆炸、轧制等工艺结合制备而成。这种面结合层合板,由于覆层不锈钢的耐腐蚀、耐磨和耐热等性能,同时基体层碳钢又兼具较高强度和较好加工性等优点,广泛应用于航空航天、石油化工、压... 详细信息

不锈钢-碳钢层合板是以不锈钢为覆层,碳钢为基层,利用爆炸、轧制等工艺结合制备而成。这种面结合层合板,由于覆层不锈钢的耐腐蚀、耐磨和耐热等性能,同时基体层碳钢又兼具较高强度和较好加工性等优点,广泛应用于航空航天、石油化工、压力容器等领域,如蒸馏塔圆形顶、船舶曲面外板等。激光弯曲成形是利用高能激光束扫描板件表面,在其内部产生不均匀分布的热应力来实现板材弯曲变形。国内外学者纷纷对激光弯曲成形的加工过程进行了工程基础和应用研究。基于ABAQUS有限元分析软件,根据扇形不锈钢-碳钢层合板的几何特征及材料特征,建立了扇形层合板的有限元模型。采用热-结构顺序耦合的方法,依据传热原理、热流密度原理以及高斯热源原理,并结合牛顿冷却定律,建立了扇形不锈钢-碳钢层合板脉冲激光同心圆弧扫描弯曲的有限元模型。分别对激光圆弧扫描温度场、应变场及其对扇形板弯曲变形特征进行了分析研究。采用频率为40Hz、脉宽为2ms的JK701H型脉冲Nd:YAG固体激光器进行了扇形不锈钢-碳钢层合板激光圆弧扫描弯曲实验验证,实验输入参数与模拟输入参数保持一致,其中激光功率140W、扫描速度400mm/min、扫描线半径45mm、光斑半径0.9mm,使用三维激光扫描仪及热电偶分别测量扇形板外圆线两端及中点Z向位移和板材上表面扫描线中点温度变化,实验结果验证了该有限元模型的有效性。综合有限元数值模拟及实验验证结果,得到以下结论:扇形层合板经脉冲圆弧扫描弯曲作用后,不仅会产生径向,即绕扫描线方向的弯曲,还会在周向,即绕垂直于扫描线方向产生弯曲变形,最终变形特征为两个方向变形的叠加,呈三维曲面变形特征;分析表明,层合板厚度方向温度平滑传递,扫描线起始端到末端,扫描线上表面各点最高温度逐渐上升,末端出现热量累积,温度梯度增大,最大为841K,导致塑性压应变逐渐增大,板材产生周向变形,平面应变使得扫描线附近厚度增加,板材整体平均增厚3%;通过脉冲激光圆弧扫描的模拟与实验对比,得出温度场及位移场的误差值分别为5.01%和8.29%,为金属扇形层合板激光同心圆弧扫描弯曲成形圆弧槽件的工程应用提供重要的理论及实验依据。

关键词：激光弯曲成形扇形板圆弧扫描数值模拟不锈钢-碳钢层合板

来源： cnki会议评论

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