面向再制造的超聲輔助熱浸鍍鋁技術(shù)研究.pdf

1、再制造可以節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)報(bào)廢零件的重復(fù)利用，對(duì)建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)約型社會(huì)具有重要意義。對(duì)于因表面磨損而導(dǎo)致的報(bào)廢零件，可以利用熱浸鍍工藝在其表面涂覆一層鋁層來實(shí)現(xiàn)其尺寸修復(fù)，然后采用微弧氧化工藝生成Al2O3陶瓷層來提高零件的表面性能。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)表面尺寸的精確修復(fù)，本文對(duì)熱浸鍍鋁工藝進(jìn)行了如下研究:
　　 利用金相顯微鏡、電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀和能譜儀對(duì)熱浸鍍鋁試樣進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)觀察和成分分析，結(jié)果證實(shí):

2、鍍層由表面鋁層和金屬間化合物層構(gòu)成，金屬間化合物層嵌入鋼鐵基體，呈冶金結(jié)合，表面層主要成分為Al，并含有少量的FeAl3，金屬間化合物層主要成分為Fe2Al5，在兩者之間分布著很薄的一層FeAl3相層。
　　 采用正交試驗(yàn)法研究了浸鍍溫度、浸鍍時(shí)間和提升速度對(duì)試樣鍍層厚度和質(zhì)量的影響，研究表明各參數(shù)對(duì)表面層和金屬間化合物層的生長(zhǎng)影響并不一致。由于熱浸鍍鋁是非線性系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜變化過程，影響因素多并存在耦合效應(yīng)，難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)

3、行定量描述，故本文借助MATLAB構(gòu)建了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)建立的模型進(jìn)行了訓(xùn)練仿真，并通過該模型系統(tǒng)的分析了各工藝參數(shù)對(duì)鍍層厚度和質(zhì)量的影響，浸鍍溫度和浸鍍時(shí)間對(duì)金屬間化合物層的厚度影響較大，而提升速度主要決定了表面層的厚度，浸鍍溫度和提升速度決定了表面質(zhì)量的好壞;并得出了最優(yōu)的熱浸鍍鋁工藝參數(shù)，即浸鍍溫度750℃，浸鍍時(shí)間6min，提升速度8m/min。
　　 利用Fluent流體模擬軟件對(duì)超聲振動(dòng)熱浸鍍鋁進(jìn)

4、行了模擬研究，結(jié)果表明:超聲振動(dòng)對(duì)浸鍍液中壓強(qiáng)和流速的影響很大，振動(dòng)頭下方區(qū)域?yàn)閴簭?qiáng)變化最大和浸鍍液流速最快的區(qū)域，其瞬時(shí)壓強(qiáng)超過1 MPa，瞬時(shí)的浸鍍液流速為30m/s，在穩(wěn)定期其壓強(qiáng)保持在0.4-0.6MPa。通過施加超聲振動(dòng)，可以有效的改善浸鍍液的流動(dòng)性和浸潤(rùn)性，尤其在振動(dòng)頭下方區(qū)域，空化效果和聲流效應(yīng)顯著。
　　 為了使得復(fù)雜工件的各個(gè)部分如孔洞、縫隙、內(nèi)壁等均可得以充分浸潤(rùn)和反應(yīng)，從而可以對(duì)復(fù)雜表面零件進(jìn)行熱浸鍍鋁，本

5、文借助變截面桿的縱振動(dòng)波動(dòng)方程設(shè)計(jì)了帶有中心冷卻水道的超聲變幅桿，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了超聲輔助熱浸鍍鋁試驗(yàn)平臺(tái)，該平臺(tái)能夠很好的傳遞超聲振動(dòng)能量，較好的適應(yīng)高溫浸鍍環(huán)境。
　　 在建立的超聲輔助熱浸鍍鋁試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了添加超聲振動(dòng)的熱浸鍍鋁試驗(yàn)，將試樣放置在振動(dòng)頭下方，在試驗(yàn)過程中施加超聲振動(dòng)，試樣提取之前撤去超聲振動(dòng)，通過與未施加超聲振動(dòng)的熱浸鍍鋁試樣進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明:施加超聲振動(dòng)可以明顯減小試樣鍍層厚度，整體上可以減小金屬