再制造產(chǎn)業(yè)是一種新興的國家戰(zhàn)略性綠色制造產(chǎn)業(yè)。其旨在大量恢復(fù)設(shè)備及其零部件的性能,減少制造業(yè)的能源消耗并有效減少對環(huán)境的污染,使制造業(yè)朝著綠色,環(huán)保的方向升級的同時能為國家創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益。隨著近年來再制造產(chǎn)業(yè)的興起,脈沖冷焊修復(fù)技術(shù)也得以迅速發(fā)展。脈沖冷焊修復(fù)技術(shù)是一種基于脈沖信號的表面修復(fù)技術(shù),可以很好的修復(fù)零部件的缺陷。在這項技術(shù)的實際應(yīng)用中,如何使基體與修復(fù)層之間具有良好的結(jié)合力、獲得更好的修復(fù)效果,是該技術(shù)目前所面臨的問題。本課題圍繞這些尚需解決的問題,使用脈沖冷焊技術(shù),對常用金屬材料45鋼進(jìn)行再制造修復(fù),系統(tǒng)研究了其修復(fù)機理。首先,采用大型有限元數(shù)值分析軟件ANSYS,利用生死單元技術(shù)模擬出脈沖冷焊修復(fù)過程的溫度場,同時對溫度值進(jìn)行了實驗測量,并分析了電流和修復(fù)速度對其修復(fù)過程溫度場分布的影響。然后在尺寸為50mm×50mm×10mm的45鋼基體對稱中心處加工一條50mm×6mm×1mm的規(guī)則體缺口,采用脈沖冷焊修復(fù)技術(shù),對缺口處實施再制造修復(fù),制備Q345修復(fù)層。使用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射以及顯微硬度計,研究基體與修復(fù)層的結(jié)合區(qū)域的相組織、微觀結(jié)構(gòu)、元素擴散以及硬度分布情況。最后,通過修復(fù)層質(zhì)量,對脈沖冷焊工藝最優(yōu)工藝參數(shù)的選取進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:使用生死單元技術(shù)能夠成功模擬出脈沖冷焊修復(fù)過程溫度場;想要提高修復(fù)效果,電流值應(yīng)適當(dāng)提高,修復(fù)速度不應(yīng)過慢�；w與補材結(jié)合處有著熔合區(qū)域,修復(fù)質(zhì)量較好;熔合區(qū)域內(nèi)伴隨著元素的擴散現(xiàn)象,且在修復(fù)界面檢測出有γ(Ni,Cr,Fe)、Co_3Fe_7和C_(0.055)Fe_(1.945)等新相的存在,這說明在脈沖冷焊修復(fù)時,基體與修復(fù)層以冶金方式相結(jié)合;在使用脈沖冷焊技術(shù)時,修復(fù)頻率的選擇原則應(yīng)當(dāng)滿足被修復(fù)面積上所有部位被熔合為宜,能量幅度的選擇原則應(yīng)當(dāng)滿足被修復(fù)后組織不會出現(xiàn)過熱組織為佳;修復(fù)后HAZ范圍很小。補焊修復(fù)層硬度比基體低,給后期零件的機械處理提供了便利。在實驗范圍內(nèi),脈沖冷焊最佳頻率為25HZ,能量輸出幅度為40%。通過文中對脈沖冷焊溫度場的研究,對不同工藝參數(shù)下修復(fù)后截面的相組織、微觀結(jié)構(gòu)、元素擴散以及硬度分布情況的系統(tǒng)分析,以期為脈沖冷焊修復(fù)技術(shù)在再制造產(chǎn)品質(zhì)量的提升提供理論支持。
【學(xué)位單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG456.4;TG142.1
【部分圖文】：

圖 1.1 脈沖冷焊操作示意圖研究現(xiàn)狀場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀經(jīng)不僅包含了傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，還包括興起的冷間熔技術(shù)，電火花離子堆焊技術(shù)等等。冷焊修復(fù)技的技術(shù)被廣泛使用，其過程有著高熱量的輸入，材中心的溫度是最高的，越往熔池外，材料的溫度程的熱量傳遞主要包含傳導(dǎo)、對流、輻射、融化和修復(fù)過程中，溫度場是對修復(fù)過程中吸熱和散熱程，是一個高度復(fù)雜的非線性問題。因為其熱量本質(zhì)與傳統(tǒng)焊接相似但又有區(qū)別。

第一章 緒論.5.3 冷焊修復(fù)技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用在實際工程和企業(yè)應(yīng)用方面，1999 年，張玉慧[41]經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)冷焊不銹鋼大徑管是一個經(jīng)濟，可靠的的方法。何為平[42]對冷焊修復(fù)鑄件缺陷的應(yīng)用進(jìn)行了分析，闡述幾種針對不同的鑄件缺陷修復(fù)所采用不同的冷焊修復(fù)方法。孫偉[43]等人深入討論了異冷焊在電廠搶修中的作用，系統(tǒng)的分析了冷焊的包括使用場合，焊接性以及相關(guān)工藝方面的問題。陳硇生[44]等人對 12E390VA 型柴油機船的受腐蝕氣缸氣閥座孔進(jìn)行冷焊復(fù)，修復(fù)完成后，焊縫區(qū)為冶金結(jié)合，強度與母材相近，且熱影響區(qū)小等等，經(jīng)過船下水工作半年后沒有出現(xiàn)問題，達(dá)到了修復(fù)預(yù)期效果，豐富了冷焊在船舶中的應(yīng)用。文浩[45]對鑄鐵零件的冷焊工藝進(jìn)行了研究。三一重工股份有限公司的周玉柱[46]等利用焊工藝修復(fù)液壓活塞桿，修復(fù)后得到了綜合性能良好的成品。圖 1.2 為冷焊修復(fù)技術(shù)企業(yè)中修復(fù)大型鑄鋼件和鑄鐵鍍鉻印刷機滾筒的應(yīng)用現(xiàn)場圖。

中系數(shù)；另外，U 為焊接時的電壓（V）;I 為焊接電式（1）可得：q( r)qexp(k)am =0.05 時，與公式（2）聯(lián)立可得：熱源集中系數(shù)：k = In0.05 = 3能量分布面積內(nèi)，傳遞到基體上熱能為 Q ，能量為 U，則 Q 可用下列公式表示為：Q UI密度 qm為：UIRkq 2m 源函數(shù)表達(dá)式為： 2a222ar3(xy)expr3q ( x,y) UI

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2831706