噴射成形過程控制及過噴粉末高效利用研究
發(fā)布時間：2021-12-17 10:02
高速鋼被廣泛用于制造各種切削工具和耐熱耐磨零件。采用噴射成形工藝制備高速鋼兼具快速冷卻和近終成形的優(yōu)點。但噴射成形工藝存在因參數(shù)多中間過程控制難以及易產(chǎn)生過噴粉末,造成原料利用率降低等問題,為此本研究基于河冶科技股份有限公司自主研發(fā)的4t級別噴射成形設(shè)備和實際生產(chǎn)過程,建立了噴射成形過程的綜合數(shù)值模型;建立了高速鋼過噴粉末的粉末冶金制備工藝,并以過噴粉末為原料制備了高性能W6Mo5Cr4V2Co5Nb（825K）高速鋼,為提升噴射成形工藝在高速鋼領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下:建立了金屬液滴的動力學(xué)模型、熱力學(xué)模型,尺寸分布模型,沉積坯的形狀和溫度場演變動態(tài)模型,用Matlab,Ansys和Thermo-calc軟件對沉積坯糊狀區(qū)固相率,沉積坯的形狀和溫度場演變過程進行了計算,并建立了糊狀區(qū)固相率預(yù)測公式為:F=A1Vgi0.22 R0.19 Z0400-A2ΔT,其中A1、A2為比例系數(shù),vgi為霧化氣體初速度,RR為氣液比,Z為沉積距離,ΔTT為過熱度。當(dāng)RR=0.55,vgi=300m/s,Z=0.5m,ΔT-100K時,W18Cr4V沉積坯糊狀區(qū)固相率為71.48...
【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２－１噴射成形設(shè)備示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
Ｉ?１??圖２－３粉末冶金、鑄造以及噴射成形工藝的生產(chǎn)工序圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，?ｃａｓｔｉｎｇ，?ａｎｄ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ??－１０－??
了噴射成形工藝取代粉末冶金工藝生產(chǎn)超高合金高速鋼具有可行性［１１３］。??２．３噴射成形過程數(shù)值模擬的研究進展??噴射成形過程按其特點可以分為三個主要過程，如圖２－５所示??（１）霧化過程，從金屬的熔煉直到金屬熔液經(jīng)導(dǎo)液管流出被高速惰性氣體破??碎成細小的液滴。通常認為霧化過程分為主要破碎、二次破碎和球形化凝固??三個階段，如圖２－６所示［１１５，１１６］。主要破碎階段，金屬液表面波波幅在霧化??氣體的擾動下增長，使得表面波的波峰處與主流分離成為帶狀液滴或大液滴。??在此階段，霧化氣體與液態(tài)金屬間的剪切作用引起金屬液表面不穩(wěn)定波的增??長是金屬液破碎的主要因素。??熔融金屬??一導(dǎo)液管??＿??ｆ??麵域??％??＊?＊？??？＊９?＾??少?！??噴射流??沉積：辦＊１｜?；??基底??圖２－５噴射成形主要過程示意圖ｌ＂４ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１１１４１??在二次破碎階段，早期形成的條帶狀或大液滴被高速氣體破碎成小液滴，??此階段主要的影響因素包括導(dǎo)液管的尺寸、形狀與位置，金屬熔液的過熱度，??－１６－??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外高速鋼的研究現(xiàn)狀和進展[J]. 吳紅慶,吳曉春. 模具制造. 2017(12)
[2]Hot Deformation Behavior and Processing Map of Spray Formed M3∶ 2 High Speed Steel[J]. Lin LU,Long-gang HOU,Hua CUI,Jin-feng HUANG,Yong-an ZHANG,Ji-shan ZHANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(05)
[3]噴射成形鎳基高溫合金時效行為（英文）[J]. 康福偉,曹福洋,張雪敏,岳紅彥,馮義成. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
[4]中國高速鋼的發(fā)展[J]. 吳立志. 河北冶金. 2015(11)
[5]噴射成形2060高速鋼的組織與性能[J]. 袁華,李周,許文勇,劉娜,張國慶. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2015(05)
[6]Effect of Mischmetal on As-cast Microstructure and Mechanical Properties of M2 High Speed Steel[J]. Qiu-xiang LIU,De-ping LU,Lei LU,Qiang HU,Qing-feng FU,Zhe ZHOU. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(03)
[7]噴射成形高速鋼的組織和性能[J]. 袁華,李周,許文勇,劉娜,高正江,張國慶. 工具技術(shù). 2012(09)
[8]噴射成形M3型高速鋼碳化物組織特征與加熱過程演化[J]. 于一鵬,黃進峰,崔華,張濟山. 北京科技大學(xué)學(xué)報. 2012(07)
[9]噴射成形工藝對高速鋼組織和性能的影響[J]. 袁華,李周,張國慶,許文勇,劉娜,高正江. 工具技術(shù). 2012(06)
[10]噴射成形技術(shù)制備鋼鐵材料的研究進展[J]. 李杰,雷皓,張玉紅,嚴彪. 材料導(dǎo)報. 2012(S1)
本文編號：3539894
【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：116 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
圖２－１噴射成形設(shè)備示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ??
Ｉ?１??圖２－３粉末冶金、鑄造以及噴射成形工藝的生產(chǎn)工序圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｄｅｒ?ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，?ｃａｓｔｉｎｇ，?ａｎｄ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ??－１０－??
了噴射成形工藝取代粉末冶金工藝生產(chǎn)超高合金高速鋼具有可行性［１１３］。??２．３噴射成形過程數(shù)值模擬的研究進展??噴射成形過程按其特點可以分為三個主要過程，如圖２－５所示??（１）霧化過程，從金屬的熔煉直到金屬熔液經(jīng)導(dǎo)液管流出被高速惰性氣體破??碎成細小的液滴。通常認為霧化過程分為主要破碎、二次破碎和球形化凝固??三個階段，如圖２－６所示［１１５，１１６］。主要破碎階段，金屬液表面波波幅在霧化??氣體的擾動下增長，使得表面波的波峰處與主流分離成為帶狀液滴或大液滴。??在此階段，霧化氣體與液態(tài)金屬間的剪切作用引起金屬液表面不穩(wěn)定波的增??長是金屬液破碎的主要因素。??熔融金屬??一導(dǎo)液管??＿??ｆ??麵域??％??＊?＊？??？＊９?＾??少?！??噴射流??沉積：辦＊１｜?；??基底??圖２－５噴射成形主要過程示意圖ｌ＂４ｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｐｒａｙ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１１１４１??在二次破碎階段，早期形成的條帶狀或大液滴被高速氣體破碎成小液滴，??此階段主要的影響因素包括導(dǎo)液管的尺寸、形狀與位置，金屬熔液的過熱度，??－１６－??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外高速鋼的研究現(xiàn)狀和進展[J]. 吳紅慶,吳曉春. 模具制造. 2017(12)
[2]Hot Deformation Behavior and Processing Map of Spray Formed M3∶ 2 High Speed Steel[J]. Lin LU,Long-gang HOU,Hua CUI,Jin-feng HUANG,Yong-an ZHANG,Ji-shan ZHANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(05)
[3]噴射成形鎳基高溫合金時效行為（英文）[J]. 康福偉,曹福洋,張雪敏,岳紅彥,馮義成. 稀有金屬材料與工程. 2015(12)
[4]中國高速鋼的發(fā)展[J]. 吳立志. 河北冶金. 2015(11)
[5]噴射成形2060高速鋼的組織與性能[J]. 袁華,李周,許文勇,劉娜,張國慶. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2015(05)
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[7]噴射成形高速鋼的組織和性能[J]. 袁華,李周,許文勇,劉娜,高正江,張國慶. 工具技術(shù). 2012(09)
[8]噴射成形M3型高速鋼碳化物組織特征與加熱過程演化[J]. 于一鵬,黃進峰,崔華,張濟山. 北京科技大學(xué)學(xué)報. 2012(07)
[9]噴射成形工藝對高速鋼組織和性能的影響[J]. 袁華,李周,張國慶,許文勇,劉娜,高正江. 工具技術(shù). 2012(06)
[10]噴射成形技術(shù)制備鋼鐵材料的研究進展[J]. 李杰,雷皓,張玉紅,嚴彪. 材料導(dǎo)報. 2012(S1)
本文編號：3539894
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