喷射铸造复合轧辊界面的结合及影响因素

《喷射铸造复合轧辊界面的结合及影响因素》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要喷射铸造是一种先进的可用于制造高性能复合轧辊的技术。为了解决喷射铸造复合轧辊界面结合难的关键问题，本文对喷射铸造复合轧辊界面结合及其影响因素进行了研究。主要内容包括:用坐标跟踪法建立复合轧辊成形的数学模型，计算复合轧辊在不同时刻的形状和尺寸，并分析各种喷射铸造工艺参数对复合轧辊形状的影响规律;建立喷射铸造过程中复合轧辊内部的传热模型，通过数值模拟来分析整个轧辊内部的温度分布情况，研究各种工艺参数对界面温度变化的影响规律。在此基础上，通过热力学和动力学分析，研究轧辊界

2、面结合的影响因素.研究结果表明:辊芯平移速度和辊芯半径的变化对喷射铸造复合轧辊的沉积层厚度影响较大。增大平移速度或辊芯半径，沉积层厚度都减小。辊芯旋转速度和喷射距离的单独变化对轧辊沉积层厚度影响很小。轧辊内部的温度分布受金属喷射温度和辊芯的预热温度影响很大。通过改变辊芯的预热温度和各种喷射铸造工艺参数，如辊芯平移速度，辊芯半径和金属喷射速率等，可以非常显著地改变复合轧辊界面处的温度，从而影响到界面的结合。金属流率越大、辊芯直径越小、辊芯预热温度越高，复合轧辊界面处的温度也越高。运用热力学理论对界面冶

3、金结合进行能量分析，要想获得良好的冶金结合界面，就必需增大界面处的温度。因为界面处的温度高时，界面两边的原子热运动的动能较高，易于克服内层原子对它们的束缚，和界面上其他的原子形成新金属键的几率大。同时，界面温度高可以避免在界面处形成孔洞。由界面结合的能量分析和复合轧辊界面温度分布状态可知，增大辊芯的预热温度，提高金属喷射速率，降低辊芯的平移速度，可以提高轧辊界面的温度，促进界面冶金结合。通过对复合轧辊界面结合的动力学分析，可以研究复合轧辊沉积层和辊芯的界面两边的扩散，较高的界面温度有利于界面两边原子

4、的扩散，通过实验可知，界面原子的互扩散有利于界面的冶金结合。关键词喷射铸造:复合轧辊;界面结合AbstractSpraycastingisanadvancedmanufacturingtechnologyusedtoproducehighperformancecladrolls.Inordertosolvethecriticalproblemofpoorinterfacebondingofcladrolls,interfacebondingfundamentalsanditsinfluencingf

5、actorsofspraycastingcladrollsareinvestigatedinthisthesis.Ashapemathematicmodelofcladrollsusingacoordinatetracingstrategyisestablishedtocalculatetheshapeanddimensionsofthecladrollsatvariousspraytimesandstudytheinfluencesofprocessingparameters.Meanwhile,

6、amathematicmodelofheattransferofthecladrollsisdevelopedtocalculatethetemperaturedistributionsthroughoutthecladrolls.Efectsofprocessparametersonthevariationsoftemperatureprofilesattheinterfaceofthecladrollaredisclosedbynumericalsimulation.Basedontheabov

7、einvestigation,theinfluencingfactorsofmetallurgicalbondingattheinterfaceofcladrollsarestudiedbythermodynamicandkineticanalysis.Theinvestigationresultscanbesummarizedasfollows:Shapesofthecladrollsareinfluenceddramaticallybythetravelingspeedanddiameterof

8、themandrel.Thicknessofthedepositedlayerdecreaseswhenthetranslatingspeedorthemandreldiameterincreases.Ontheotherhand,influenceofrotatingspeedofthesubstrateandspraydistanceontheshapeofthecladrollsisverylitle.Toagreatextent,temperatureofsp