再制造HT250基体修复层组织性能研究

发布时间：2020-07-17 20:06

【摘要】：再制造技术作为一种新型的绿色制造技术,因其独有的优质、高效、节能等优点而逐步成为制造业的重要组成部分,且在平衡世界各国经济发展和缓解资源环境压力中起着至关重要的作用。表面损伤是零件的主要失效形式,选取适当的表面修复技术对修复后零件的使用性能起着决定性的作用,作为再制造技术的核心先进表面工程技术在零件的修复中得到了广泛的应用。冷焊修复技术因经济、方便、准确且热影响区小等优点而成为破损工件再制造过程中常用的修复工艺。如何在保证修复效率的前提下,降低修复缺陷、热影响区和焊接残余应力,取得好的界面结合强度,是制约冷焊法在再制造行业中广泛应用的瓶颈问题。本文主要围绕这一系列问题,对汽车制造业中发动机缸体常用材料HT250灰铸铁再制造修复技术的作用机理、微观组织和残余应力等关键点进行了系统的研究。本文利用亚激光瞬间熔技术对汽车制造业中发动机缸体常用材料HT250表面缺损处进行修复,制备了镍铬合金涂层,并对修复后试样的组织性能和结合界面处的结合情况进行了研究。(1)利用大型CAE软件SYSWELD对亚激光瞬间熔修复HT250灰铸铁基体过程的温度场和应力场进行了模拟分析。结果表明,试样修复中心线处的温度随着热源的移动而变化,且应力及变形主要集中在试样修复中心线处及其附近。(2)对修复后的微观组织、基体和修复层结合界面处的元素分布以及结合界面处的物相进行了分析,揭示了利用亚激光瞬间熔技术修复时,修复后试样内部的组织转变、元素扩散和冶金结合机理。(3)对修复材料与基体结合界面处的表面残余应力进行了测试,揭示了亚激光瞬间熔试样修复后的应力应变规律。(4)对亚激光瞬间熔再制造HT250灰铸铁基体工艺参数的选取进行了探讨,发现输入功率P和单次修复时间t对再制造试样的性能影响较大,且P和t的选择要以修复材料的充分熔化为前提,否则修复层内就会出现气孔和裂纹等缺陷,得出了试验设定参数范围内的最优工艺参数:P=2800W,t=0.65s,频率f=1hz,气体流量G=1.5L/min。本文通过以上研究可以为亚激光瞬间熔技术在汽车发动机再制造业中的应用提供理论指导,并得出了最优工艺参数,为亚激光瞬间熔技在工业生产中的广泛应用提供参考。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.13
【图文】：

制造业,能耗,再制造,CO2排放量

第一章绪论第一章绪论1.1 选题背景和意义面对资源匮乏、污染严重等一系列问题，低碳、节能、可持续发展已成为 21 世纪我国乃至世界各主要经济体协调经济和环境问题的重要手段[1]。制造业涉及到了能源资源浪费、污染物随意排放等诸多经济环境问题。作为解决这些问题的主要手段，再制造行业因其高效、低耗和高废旧产品剩余价值利用率而吸引了众多国家政府、权威机构和经济实体的目光。国际能源署（International Energy Agency）的研究报告表明，制造业所造成的能源消耗占全球能源消耗总量的 33%，而其所带来的 CO2排放量则占全球 CO2排放总量的 38%，如下图所示[2]。

再制造,行业,美军,医院

玉柴再制造公司[16]已经建立了再制造发动机、气缸体、曲轴、气缸盖和连杆等多条技术先进的再制造生产线，采用磁控溅射、等离子喷涂等多项先进制造技术，对破损机械零部件进行再制造修复的研究与深入探讨。（2）国外再制造发展研究现状再制造起源于美国，为摆脱二战时物资匮乏的局面，福特公司运用再制造技术对军用汽车发动机进行维修，并逐步装配到新车中，由于其低成本高性能的特点，故经过不断的发展到 1996 年再制造产业已经发展为美国制造业的一大支柱产业[17]。由于美国进军再制造产业的时间比较早，所以再制造产业已经逐步发展成为了美国经济结构的重要组成部分。美国还将再制造技术应用到了军用品的维修上，于 2003 年研发的移动零部件医院（MobileParts Hospital，MPH，见图 1.2），在伊拉克战争中武器修复方面发挥了巨大的作用，保证了美军在战场上的武器维修和供应。随着时代的发展，3D 打印技术也快速的成长起来，利用 3D 打印技术生产零件的成本也在不断的减少。因此，美军快速装备部队基于 3D 打印技术建立了移动远征实验室（ELM），它是集 3D 打印机、切割机和水刀等高科技制造设备于一身的再制造系统，致力于再制造常见零部件，而随着 3D 打印技术的进一步完善，其将应用与再制造武器系统、军用车辆及飞机的组件。

热流密度分布,椭球体

图 2.1 Gauss 热流密度分布图于在亚激光瞬间熔修复过程中，此提出了更符合亚激光瞬间熔热。图 2.2 双椭球体热流密度分布图熔化极气体保护焊和高能束离子沿厚度方向，深入到焊件内层椭球体热源。得到与实际情况更加接近的热源

【参考文献】