热处理文章及论文在哪发表

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浅析控制渐开线齿轮热处理变形的工艺措施在齿轮的加工过程中，热处理工艺的编制是非常重要的一个环节。尽管齿轮在经过热处理工序之后其综合性能可得到明显改善，然而，伴随着热处理过程中齿轮的变形却是难以避免的，致废的因素随时存在。因此，为了尽量减少因为齿轮热处理变形超差造成的不必要损失，降低企业的生产成本，采用合理措施对齿轮的热处理变形进行最小化控制尤为重要。 1 渐开线齿轮热处理变形的影响因素 常用渐开线齿轮的主要组成是钢，而钢的热处理过程就是在相变驱动力地作用下由母相转变为新相的过程，相变驱动力的来源最终归结于温度的变化。相变温度不同，组织转变不同，组织应力就不同，另外，温度的变化也会产生相应的热应力，这两种应力的矢量合成力就是热处理残余应力，其残存因工件结构位置不同而不同。当渐齿轮上的结构薄弱部位在热处理过程中不能抵抗残余应力的作用时，就会使齿轮发生局部变形，加之在热处理过程中，齿轮表面温度的升降速度大于内部，内外温度的梯度化导致了应力层次化，这无疑加大了齿轮变形的不规则性。总之，热处理过程中致使齿轮发生变形的因素复杂而多元化，只有认真研究和分析这些因素的影响，才能有效改善渐开线齿轮的热处理变形。 1.1 热处理工装和设备的选择 渐开线齿轮经过严格预处理之后往往具有良好的塑性，若渐开线齿轮的齿形设计结构均匀对称，就能有效分散热处理过程中齿轮所承受的不均匀应力，降低齿轮变形的不规则程度。齿轮在切削加工中出现的夹持过紧、切削力过大或刀具摩擦力超标等现象都会使齿轮表面的残余应力增加，从而导致齿轮在热处理中的变形量增大，总之，非合理的切削加工对于齿轮的热处理变形具有一定影响。基于此因，就要求在后序热处理中有目的地选择热处理设备，针对性地选择合适的热处理工装，最大程度地降低热处理变形的附加量，为有效控制齿轮的热处理变形奠定硬件基础。

家用生物质成型燃料炉具的设计与研究

【摘要】 随着我国经济的发展，农村生活用能结构发生较大变化。一方面秸秆消耗量减少，煤和液化气用量增加，但其价格较高且呈上涨趋势；另一方面，尽管部分生物质秸秆用于加工饲料、肥料等产品，但仍有大量剩余秸秆闲置。近几年很多地区收获季节要求农民把秸秆运到指定地点，但由于堆放的秸秆占用土地，最终还是被陆续焚烧而造成资源浪费。将废弃的生物质秸秆与农村生活用能结合，因地制宜合理利用生物质资源，是解决农村能源与环境问题的有效途径。 本课题将生物质成型燃料应用于家用炉具，在已有研究基础上进一步较全面研究生物质成型燃料燃烧特性。依据工业炉设计标准，结合省柴灶、型煤炉特点和传热计算设计出家用生物质成型燃料炉具，进行炉具试验并依据分析结果提出建议。本文主要内容和研究成果如下： (1) 生物质成型燃料的燃烧模式为挥发分先析出燃烧，而后是固定碳的燃烧；燃料密度是燃料点火性能最显著影响因素，燃料密度愈小点火愈容易；封火状态燃料燃烧特点与火灾的阴燃及从阴燃转变为有焰火类似；不同原料种类的生物质成型燃料灰熔点特征温度有微小差别。 (2) 依据炉具设计步骤，通过燃料燃烧计算、传热计算初步估算出炉具设计热效率，并在此基础上参考相关文献确定炉具燃料消耗量、炉膛、烟囱等主要设计参数，设计出专用炉具。 (3) 参照GB6412—86《家庭用煤及炉具试验方法》，结合本炉具及所用燃料特点，测定燃料和炉具综合性能，得出了相关指标数值；试验中发现燃料燃烧充分，没有结渣现象，但产生的火焰较难控制致使排烟温度较高。 (4) 性能测试结果与炉具设计指标相比，排烟温度较高，热效率偏低；与原有炉具相比，火力足、燃烧充分且上火速度快，有良好的环境效益和社会效益，但燃料燃烧产生的火焰未最大化利用，排烟热损失亦较大。 (5) 提高炉具热效率可以通过将原炉具改造和设计出其他炉型两种途径；深入全面研究燃料性能也是设计优质炉具的保证。 目前对生物质成型燃料专用炉具的研究才刚刚开始，存在较多问题还需要更加全面和深入的研究。

【关键词】 农村生活用能； 生物质成型燃料； 燃烧特性； 炉具设计； 炉具性能试验

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莱阳农学院学报13(4):298～302,1996 JournalofLaiyangAgriculturalCollege Ξ金属表面激光合金化技术问题分析 陈传忠于慧君周建强周香林 (山东工业大学,济南250061) 自1964年第一篇激光合金化的论文发表以来,因激光合金化有很多优点,巨大的政治和经济意义,人们对这项技术的兴趣日益增大,80光合金化技术寄予很大的希望,,究〔1〕。国内自80年代初开始。在近几届增多,已达到国际先进水平。为了这项技术的全面和合金化元素的配比方面已进行了大量深入而广泛的研究、合金钢、高速钢〔2〕、不锈钢、模具钢和铸铁等钢铁材料,而且还 〔3〕涉及到Al、Ti、Ni、Cu、Mg及其合金等有色金属材料。合金化元素有Cr、Ni、W、Ti、Mn、 氧化物、氮化物和硼化物Mo、V等金属元素和C、N、B等非金属元素,以及它们的碳化物、 等。在众多行业有着非常广阔的应用前景。但还存在一些工艺理论和技术问题尚待进一步解决。 1合金化材料与基体材料间的匹配性 由文献[3]激光合金化研究现状可以看出:激光合金化所使用的元素和化合物可以用于不同金属材料表面的强化。由于这些合金化材料在高能激光束的作用下,很容易进入激光合金化区。故其选择范围是非常广泛的,似乎所有的元素和化合 物都能应于各种基材 的激光合金化。对于激光合金化技术的应用 来说,选择合金化材料时除了考虑所需要的 性能(如合金化层的硬度、耐磨性、耐蚀性、 抗氧化性能等)外,还必须考虑在激光作用下 这些合金化材料在进入金属表面时的行为及图1激光合金化层的形貌示意图 其与基体金属熔体的相互作用特征,即它们之间的溶解、形成化合物的可能性、润湿性、线膨胀系数和比容等物理性能的匹配性,以保证得到均匀、连续、无裂纹和孔洞缺陷的合金化层,如润湿性对合金化的影响见图1所示〔4〕,a)为润湿性较差的情况,b)为中等情况,c)为润湿性较好的情况。只有合金化材料对基本材料的润湿性能较好时,才能获得比较满意的合金化效果。合金化层与基体要达到冶金结合状态,以提高合金化层的结合强度,并且合金化层的韧性、抗压和抗弯等性能指标要满足使用要求,这些规范都是实际生产应用中不可缺少的Ξ本文收到日期:1996-03-08 4期陈传忠等:金属表面激光合金化技术问题分析299条件〔5〕。总之,合金化材料的选择不仅考虑到所需的表面性能,还必须涉及材料对合金化区的表面质量和内在质量的影响、合金材料的利用率、来源及其价格等各方面的因素。因此,用于金属表面激光合金化的合金材料的选取是有限的。 2激光加工设备的配套性与稳定性 激光合金化需要大功率激光束,因为用于激光合金化的最大光斑直径受到激光功率的限制。如2kw左右的CO2激光器,适于合金化的最大光斑直径为5mm;对于5kw激光器的最大光斑直径也只有8mm〔6〕。对于连续激光为了达到大面积合金化的目的,必须要利用大功率或大面积光斑技术,如聚焦法、宽带法及转镜法。 如采用大面积光斑技术,当激光输出功率一定时,光斑面积越大,其功率密度越低,光束直径的增大将使功率密度以平方关系下降,这将削弱激光的高能密度和超快加热的优势,对于激光合金化,为了保持激光的高能密度和超快速加热特征,当激光输出功率kw时,束斑的最大理论面积不能超过20mm2;当功率为5kw时,带扫描装置,光束由圆形变成矩形时,为前提。的,现在还仍处在研制阶段,,。若采用大功率技术就存,,但5kw单机的性能稳定,kw,还未形成商品。 ,目前大面积的合金化都采用多道搭接扫描(如图2),由于第二,存在一个搭接区,由于二次加热效应,其组织与性能均不同于正常合金化区的组织与性能。搭接区具有形态复杂的特殊组织特征,整体上表现为一种宏观的呈周期性出现的组织状态;这种组织的周期性必然带来性能的周期变化。一般来讲,耐磨件对组织与性能的这种周期性变化不太敏感,但耐蚀、耐热和抗疲劳件则对此十分敏感,很容易在搭接处导致早期失效。据资料报 导〔7〕对45钢Cr、Mo激光合金化层的矩形光斑重熔处 理,可以消除合金化时搭接区出现的回火软化效应; 合金化后的固溶处理可以提高硬度分布的均匀性。但 目前关于搭接区组织对合金化性能的影响还没有专 门、系统的研究。 3激光合金化的工艺技术研究 人们虽然在激光表面合金化的工艺技术方面做 了大量的研究工作〔3〕。但与激光相变强化相比,激光 合金化的研究尚不够深入,工艺参数的重现性和可信图2激光合金化时搭接扫描示意图 1.基体;2.预置层;3.合金化带 ;度不大,实验结果往往难以相互引用,工艺理论研究4.合金化带 ;5.搭接区尚不成熟。这些问题除继续深入探讨外,尚可寻求其 它的新的工艺和方法,如激光气体合金化〔5〕,在某种适当的合金化气氛中,通过激光加热熔化基材表面,在熔池的对流作用下,合金元素可以快速地渗入较深的部位。这种情况下表面粗糙度主要取决于样品原始粗糙度、成分、气流速度及喷嘴角度,既能控制表面平整度,又能强化表面性能,如果这项工艺得到很好地完善,就可能应用于生产,对实际应用产生巨大的影响。 300莱阳农学院学报13卷4激光合金化层的裂纹与孔洞 当激光辐照金属表面时,金属表面的温度急剧升高,然后通过基体的作用急冷至室温。在这个过程中,材料表面发生成分、组织和性能的变化,易导致合金化层或与基体交界处形成裂纹。激光合金化层中裂纹的形成机理在于表面合金化层与基体材料间存在热膨胀系数、弹性模量及导热系数等物理性能间的较大差异,在激光超快速加热作用下,其温度梯度很大,以致最终导致裂纹的形成和长大。也就是说,合金化层的Α・E(线膨胀系数与弹性模量之积)值与基本材料的Α・E值之差是产生热应力的主要原因,两者之差越大,热应力就越大。另一方面,导热系数Κ决定了在冷却过程中温度梯度的大小。当合金化层的Κ与基体材料的Κ差别较大时,则在过渡区出现温度梯度的突变,这为裂纹的形成提供了有利条件〔6〕,促进了裂纹的形成与扩展。 对这一问题的解决方法有两种,一是通过调整激光合金化的工艺参数、的缓冷或回火处理〔3〕、较复杂。资料报导〔8〕,英国帝国大学的J.Powell度Α・E,上述方法都是非常有效的,;,当两者的Α・E、Κ的差别较大时,上述,在满足合金化目的的前提下,E与Κ等物理量与基材相近的合金化材料,以防开裂。 理性能的差别有关。孔洞一般来讲被看是缺陷,但在某些情况下希望得到具有一定孔隙度的合金化层,这就需要通过一定的激光工艺来实现。 5激光合金化层的表面波纹 金属表面激光合金化后出现许多凹凸不平的波纹。这是由于激光束能量分布的不均匀性造成了被照射的金属表面的温度分布不均匀,离光斑中心越近,熔池液体的表面温度越高,则表面张力越小,即在合金化过程中熔池表面存在表面张力梯度,根据热散热力学理论,必然存在液体的流动〔9～11〕,导致金属表面的波纹。一般来讲,表面波纹是不可避免的,只有通过各种方法尽量使表面凹凸趋于零,其措施有:①改善光束模式,即改善光束截面的能量分布,使合金熔化区的温度梯度和表面张力梯度降低,从而使熔化区的表面张力趋于一致,避免较大的波纹凸起;②采用振荡光束合金化,使熔池表面的最高温度来回变化,使表面温度趋于一致,并且可使合金化表面的成分和显微组织均匀化,必然有助于改善激光合金化的表面质量;③万瓦级或更高功率激光器的应用,可获得较大的熔池面积,使表面张力梯度下降,且可获得较深的合金化层,可采用研磨等机加工方法去除表面波纹。另一方面,采用大功率激光器合金化时,可采用高功率下的快速扫描,使扫描速度大于产生波纹表面的临界扫描速度,就可完全避免波纹状表面的产生〔12〕。 6合金化层的组织特点 激光表面合金化层的组织特点就是合金化组织的不均匀性。有三个方面:一是合金化熔池内的不均匀性,在其横截面内出现组织梯度;二是合金化熔池内的宏观组织不均匀性;三是前已述及的周期性变化的大面积合金化的搭接区。 合金化区的组织梯度是指在激光合金化的同一熔池内,由于合金熔池的整个截面内存 4期陈传忠等:金属表面激光合金化技术问题分析301在温度梯度和晶体长大速度的差异,则使最终的激光合金化组织不是单一的凝固组织,而表现为一种复合性的凝固组织,即沿合金熔池的深度方向出现不同的凝固组织区域,也就是存在组织梯度。常见的复合组织特征有三种〔6〕:平面晶→胞状晶→胞状树枝晶→树枝晶;胞状晶→胞状树枝晶→树枝晶;胞状树枝晶→树枝晶。 激光合金化的宏观组织不均匀性是指某些情况下其低倍宏观组织不均匀,对此已有较多的研究,从物理冶金学的观点看,形成宏观组织不均匀性的主要原因是激光作用下的合金熔池内的熔体对流运动并非使合金元素在熔池内均匀混合,即存在宏观的成分不均匀性,其均匀程度受到激光合金化工艺参数、合金熔体特性参数及其流体力学特性的综合控制。对于这种组织不均匀性对表面合金的使用性能(特别是耐蚀、耐热及抗疲老性能)的影响,目前限于激光合金化应用基础研究的深度和试验设备的局限性,还没有人专门从事这方面的研究。能的不均匀性〔13〕。 7激光合金化过程中的成分控制 〔14,15〔1激光合金化区的成分受激光工艺参数的控制〔14〕,从理论上推导出了表面合〔15与〔16〕。但是还不能做到对合金化层成分的精确控制,,精确控制合金元素的溶入量比较困难。另外,目前用于激光合金化的自动送料装置和方法还没有很好地解决,这也给合金化层的成分控制带来了一定的困难。 在激光合金化过程中,如果整个工艺过程控制不严,将产生合金元素的烧损现象,即高温下合金元素的氧化,将导致合金化层内合金元素分布不均匀〔12,17〕。合金化过程中氧的来源有三种途径:a)合金粉末本身已氧化;b)合金涂层存在一定的孔隙,在这些孔隙中含有一定量的氧气;c)外界大气中的氧气参与激光与合金粉末的相互作用。合金元素的烧损是激光合金化过程中一个值得重视的问题。要避免合金元素的烧损就是避免氧介入激光与合金粉末的交互作用过程。只有解决了合金元素的烧损问题,才能更好地进行合金设计,更好地控制合金成分和合金化层的组织结构,从而充分发挥激光合金化技术的优势。 8典型零件的激光合金化 激光合金化技术在生产中的应用实例已屡见不鲜,例如美国华利夫特兵工公司,采用大功率激光涂层技术应用于提高大口径炮筒的抗烧蚀寿命〔18〕。美国通用汽车公司发动机铝制气门座上进行合金化处理,变形量≤0.13mm,硬度大于55HRC,在540℃条件下,2h无明显软化现象。前苏联对Al25铝合金活塞环槽进行Ni、～3.5倍。Cr合金化处理,寿命提高了3 耐蚀性和抗冲AVCO公司采用30%Cr粉激光合金化处理汽车发动机排气阀,使其耐磨性、 击能力得到很大的提高〔19〕。我国结合石油、化工、冶金、汽车、电力等工业开展了大量的激光合金化研究工作,有些零件已用于实际生产〔20～22〕。 即使如此,寻找适合于激光合金合金化处理的典型零件依然是此技术走向应用的关键,因受当前激光功率及大面积光斑技术的制约,大面积合金化需要搭接处理,无疑合金化层的搭接在耐蚀和抗疲劳等方面其优势发挥不出来,就目前的状况来讲,其局限性还是比较突 302莱阳农学院学报13卷出的。 虽然目前激光表面合金化技术中还存在一些尚待解决的问题,但前景是广阔的。在不久的将来它将会在工业中发挥出巨大的潜力和深远的影响,为工业革命做出贡献。 参考文献 1陈传忠等.激光热处理及其进展.山东省第五届热处理年会论文.1991,12 2ChenChuanzhongetal.StudiesonCladdingMetalCeramicsonHigh-speedsteel.ACollectionofTechnicalPapers ～15,1994,Chongqing,P.R.Chinaof’94InternationalConferenceonLaserMaterialsProcessing.October12 3陈传忠等.激光表面合金化研究现状.莱阳农学院学报.1995,12(4):301～306 4许伯藩等.金属表面激光涂覆陶瓷技术.金属热处理.1995,(9):37～38 5张思玉等.激光表面非金属元素合金化的研究现状..6刘江龙.激光表面合金化技术发展中的若干问题.,3～6 7马咸尧.激光合金化后续处理改性的研究.武汉:161 8上海市机械制造工艺研究所..,1987, 9吴永康...1985,6(4):4 10rSi.金属学报,1992,28(2):84～88 11.全国涂层料科学技术研讨会文集.沈阳:1991,12:58～70 12刘淑敏.激光表面合金化技术的发展动向与应用前景.国外激光.1991,(10):20～23 13马咸尧等.激光合金化材料表面均匀性的定量分析.应用数学,1989,(2):43～49 14苏宝榕等.几种钢材表面激光涂覆与合金化的实验研究.全国激光热处理学术会议论文集,1986,85 15刘江龙.邹至荣.激光表面合金的成分控制.应用激光,1989,9(2):61～62 16陈新.陶曾毅.激光溶覆的极限厚度.中国激光,1990,17(3):85 17刘江龙.邹至荣.激光产生金属表面合金化的若干问题.应用激光,1988,8(3):129 18梁勇.激光涂层技术工业应用动向的评述.全国激光涂层科学与技术研讨会文集.沈阳:1991,12:80～86 19李玉龙.吕健.激光合金化研究的现状与前景.吉林冶金,1989,(2):42～47 20苏宝榕.激光熔覆与合金化近况及其应用前景.全国涂层科学与技术研讨会文集.沈阳:1991,12:1～421ZouZhirongetal.LaserHeatTreatmentinChina.ACollectionofTechnicalPapersof’94InfernationalConference ～15,onLaserMaterialsProcessing.OctoberChongqingP.R.China1994,12 22LiJingyangetal.LaserIndustrialApplication.ACollectionofTechnicalPapersof’94InternationalConference ～15onlasermaterialsprocesingOct.chongqingP.R.China1994,12

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2011年[9]Jiakuan Yang*,Xinfeng Zhu,R Vasant Kumar.Ethylene glycol-mediated synthesis of PbO nanocrystal from PbSO4:A major component of lead paste in spent lead acid battery.Materials Chemistry and Physics,2011,2011,131,336-342 [10]Yin Yang,Jiakuan Yang*,Jiaolan Zuo,Shu He,Xiao Yang,Kai Zhang.Study model,Water Research,2011,45(11):3439-3452 [11]Haiyu Yang,Jingyang Liu,Jiakuan Yang*.Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards.Journal of Hazardous Materials,2011,187,393-400 [12]Kai Zhang,Jianwen Liu,Wanchao Liu,Jiakuan Yang*.Preparation of glass-ceramics from molten steel slag using liquid-liquid mixing method.Chemosphere,2011,85,689-692 [13]Jianwen Liu,Danni Yang,Linxia Gao,Xinfeng Zhu,Lei Li,Jiakuan Yang *.Effect of iron doped lead oxide on the performance of lead acid batteries.Journal of Power Sources,2011,196,8802-8808 [14]J.K.Yang*,T.Y.Ren,J.Zhu,Y.LLi,NYe,X.F.Zhu and J.W.Liu.Influence of pretreatment process on the properties of phosphogypsum-based composite binders.RILEM Conference 2011,Hong Kong,5 Symposium,in Cancun,Mexico,1-3,Dec,2011.[16]刘欢,杨家宽*,时亚飞,李野,何姝.不同调理方案下污泥脱水性能评价指标的相关性研究.环境科学,2011,32(11):3394-3399 [17]刘欢,李亚林,时亚飞,李野,何姝,杨家宽*.无机复合调理剂对污泥脱水性能的影响.环境化学,2011,30(11):1877-1882 [18]时亚飞,杨家宽*,李亚林,刘欢，毛苇，侯海攀，李野，何姝.基于骨架构建的污泥脱水/固化研究进展.环境科学与技术,2011,34(11):70-75 [19]杨丹妮，刘建文，高林霞，朱新锋，李磊，杨家宽*高性能铅酸蓄电池用电极活性物质的研究.蓄电池,2011,(3):111-115 [20]刘万超，张校申，江文琛，朱新锋，杨家宽*.拜耳法赤泥粒径分级预处理的研究.环境工程学报,2011,5(4):921-924 [21]熊唯，刘鹏，刘欢，时亚飞，侯海攀，杨家宽*.污泥调理剂的研究进展.化工环保,2011,31(6):501-505 [22]杨寅，谢浩，何姝，王韶锋，李野，杨家宽*.基于数值模拟的污水处理厂能耗优化研究.城镇水务,2011,(05):15-19 [23]张凯，邓超，刘万超，刘建文，杨家宽*.A novel process of preparing glass-ceramics directly from molten steel slag.宝钢技术研究（英文版）,2011,(2):9-14 2010年[1] Wanchao,Liu,Jiakuan Yang,Xiao Bo. 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浅析控制渐开线齿轮热处理变形的工艺措施在齿轮的加工过程中，热处理工艺的编制是非常重要的一个环节。尽管齿轮在经过热处理工序之后其综合性能可得到明显改善，然而，伴随着热处理过程中齿轮的变形却是难以避免的，致废的因素随时存在。因此，为了尽量减少因为齿轮热处理变形超差造成的不必要损失，降低企业的生产成本，采用合理措施对齿轮的热处理变形进行最小化控制尤为重要。 1 渐开线齿轮热处理变形的影响因素 常用渐开线齿轮的主要组成是钢，而钢的热处理过程就是在相变驱动力地作用下由母相转变为新相的过程，相变驱动力的来源最终归结于温度的变化。相变温度不同，组织转变不同，组织应力就不同，另外，温度的变化也会产生相应的热应力，这两种应力的矢量合成力就是热处理残余应力，其残存因工件结构位置不同而不同。当渐齿轮上的结构薄弱部位在热处理过程中不能抵抗残余应力的作用时，就会使齿轮发生局部变形，加之在热处理过程中，齿轮表面温度的升降速度大于内部，内外温度的梯度化导致了应力层次化，这无疑加大了齿轮变形的不规则性。总之，热处理过程中致使齿轮发生变形的因素复杂而多元化，只有认真研究和分析这些因素的影响，才能有效改善渐开线齿轮的热处理变形。 1.1 热处理工装和设备的选择 渐开线齿轮经过严格预处理之后往往具有良好的塑性，若渐开线齿轮的齿形设计结构均匀对称，就能有效分散热处理过程中齿轮所承受的不均匀应力，降低齿轮变形的不规则程度。齿轮在切削加工中出现的夹持过紧、切削力过大或刀具摩擦力超标等现象都会使齿轮表面的残余应力增加，从而导致齿轮在热处理中的变形量增大，总之，非合理的切削加工对于齿轮的热处理变形具有一定影响。基于此因，就要求在后序热处理中有目的地选择热处理设备，针对性地选择合适的热处理工装，最大程度地降低热处理变形的附加量，为有效控制齿轮的热处理变形奠定硬件基础。