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起重夹钳设备的总体设计设计说明书.doc

JQ50滑移式起重夹钳设备的总体设计【5张CAD图纸和说明书】

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Erosion wear of laminated ceramic nozzles.pdf---(点击预览)

夹钳装置装配图 A0.dwg

总装图A0.dwg

轴1 A2.dwg

钳臂1 A3.dwg

齿轮 A2.dwg

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关键词：: jq50 滑移起重夹钳设备装备总体整体设计 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要

本文首先对起重夹钳技术的发展及应用情况、国内外的发展状况及发展趋势，通过对50kg起重机的设计方案的确定，包括针对本设计选取起重机的型号，确定为臂架式起重机，然后对起重机结构的各个部件进行设计，包括夹持机构、吊臂、钳臂、轴、自动开关装置和设备稳定性分析等等的设计。采用了机械设计的一般设计方法，机械设计辅助软件AutoCAD和Pro/e，设计制作出起重夹钳设备，吊起重量达50Kg，起升速度达0.1m/s,运行速度达0.5m/s,搬运物体快速便捷，无卡壳，设备运行良好。

通过了解学习掌握夹钳装置的工作原理，对起重夹钳装置的结构进行分类与分析，通过分析从而确定起重机设计方案夹钳装置的设计，传动装置方案的设计以及分析设备的稳定性。

关键字：起重机；起重夹钳；机构设计；自动开关装置；稳定性

ABSTRACT

This paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 50kg crane, through the design scheme based on the determination of design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD and Pro/e, design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 50Kg of 0.1 m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good.

By understanding learn clamp device's working principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, transmission device scheme design and analysis equipment stability.

Keywords: Lifting appliance； Clamping devices； Design of structure； Automatic

control device； Stability

摘要 I

ABSTRACT II

1 起重机简介 1

1.1现代起重机的特征和发展趋向 1

1.2国产起重机与国外产品的差距 5

2起重夹钳简介 7

2.1 国内外起重夹钳发展状况 7

2.2 常用夹钳装置的发展与应用 7

2.3.1 螺杆夹紧式 8

2.3.2 夹钳自重夹紧式 9

2.3.3 夹钳装置自重夹紧式 12

2.3.4 钢绳张力附加夹紧式 13

3 设计目的及主要内容 15

3.1 设计的基本内容 15

3.2 设计目的 15

4 50kg 起重机的设计方案的确定 15

4.1 50kg起重机的设计思想 15

4.2 50kg起重机种类的选择与确定 15

4.3 臂架式起重机的工作原理 16

4.4 50kg起重机电机的选择 17

4.5 50kg起重机的传动装置方案的设计 17

4.5.1功率与效率 17

4.5.2速度 18

4.5.3外廓尺寸、质量和成本 18

4.6 50kg起重机结构的设计方案 19

4.6.1起重机构件的材料选择 19

4.6.2 起重机构件的设计方案 20

5 50 kg起重夹钳主机的总体设计 21

5.1 起重夹钳设计思想 21

5.2 50kg起重夹钳工作原理 22

5.3 起重夹钳的夹持机构 22

5.4 吊臂的设计 22

5.4.1吊臂的材料的选择 23

5.4.2吊臂的尺寸计算 23

5.5 钳臂的设计 23

5.5.1钳臂的材料的选择 23

5.5.2钳臂1的设计 23

5.5.3钳臂2的设计 24

5.6 轴的设计 27

5.6.1轴的材料选择 27

5.6.2主轴的设计 28

5.6.3轴1的设计 29

5.6.4轴2的设计 30

5.6.5吊轴的设计 30

6 起重夹钳主要部件的工艺 31

6.1 吊臂的工艺 31

6.2 钳臂的工艺 31

6.3 轴的工艺 31

7 自动开关装置的设计 32

7.1自动开关装置的材料选择 32

7.2自动开关装置的结构设计 32

8 设备的稳定性分析 34

8.1温度对系统稳定性的影响 34

8.2机械加工及整体装配对系统稳定性的影响 34

9 润滑剂的选择 35

10 结论及前景 36

10.1 结论 24

10.2 前景 25

参考文献 37

致谢 38

1. 起重机械简介

起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中．起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成；在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。随着科学技术和生产的发展．起重机械在不断地完善和发展之中。

1.1现代起重机的特征和发展趋向

全部文件.jpg

夹钳装置装配图 A0.gif

总装图A0.gif

齿轮 A2.gif

钳臂1 A3.gif

轴1 A2.gif

内容简介：: ZhaoevaluateduringC211 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.abrasive particles and carrier gas coming out from a nozzleimpinges on the target surface and erodes it. The fine par-mass flow rate and impact angle 57, the erodent abrasiveproperties 810, the nozzle material and its geometrysection in sand blasting (see Fig. 1), the nozzle entry regionsuers form severe abrasive impact, which may cause largetance 1922. Residual stresses arise from a mismatchbetween the coecients of thermal expansion (CTE), sin-tering rates and elastic constants of the constituent phasesand neighbouring layers, and the residual stress fielddepends on the geometry of the layered structure and onthe thickness ratio among layers 2326. Toschi 22*Corresponding author. Tel.: +86 531 88392047.E-mail address: jxdeng (D. Jianxin).International Journal of Refractory Metals Ceramic materials; Laminated materials; SiC1. IntroductionSand blasting treatment is an abrasive machining pro-cess and is widely used for surface strengthening 1, surfacemodification 2, surface clearing and rust removal 3,4,etc. It is suitable for the treatment of hard and brittle mate-rials, ductile metals, alloys, and nonmetallic materials. Inthe sand blasting process, a very high velocity jet of fine1116, and the temperatures 17,18. Ceramics, beinghighly wear resistance, have great potential as the sandblasting nozzle materials.Several studies 11,15 have shown that the entry area ofa ceramic nozzle exhibited a brittle fracture inducedremoval process, while the center area showed plowingtype of material removal mode. As the erosive particleshit the nozzle at high angles (nearly 90C176) at the nozzle entryErosion wear of laminatedDeng Jianxin*, Liu Lili,Department of Mechanical Engineering, Shandong UniversitReceived 31 March 2006;AbstractSiC/(W,Ti)C ceramic nozzles with laminated structures were producedand exit region of the nozzle. Finite element method was used tocoecients and shrinkage of the SiC and (W,Ti)C solidsolutionthe laminated ceramic nozzle was assessed by sand blasting; the resultsnozzle with the same composition. The experimental results have shownresistance to that of the homologous stress-free nozzles.0263-4368/$ - see front matter C211 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.doi:10.1016/j.ijrmhm.2006.06.005ceramic nozzlesJinlong, Sun Junlongy, Jinan 250061, Shandong Province, PR Chinaaccepted 30 June 2006by hot pressing in order to reduce the tensile stress at the entrythe residual stresses due to the dierent thermal expansionthe sintering process of the composite. The erosion wear ofwere compared with those obtained with an unstressed referencethat the laminated ceramic nozzles have superior erosion /locate/ijrmhmMaterials 25 (2007) 263270element method. The erosion wear ofthe laminatedceramicnozzles was investigated in comparison with an unstressedreference nozzle with the same composition.2. Materials and experimental procedures2.1. Preparation of SiC/(W,Ti)C laminated ceramicnozzle materialsThe starting materials were (W,Ti)C solidsolution pow-ders with average grain size of approximately 0.8 lm, pur-ity 99.9%, and SiC powders with average grain size of1 lm, purity 99.8%. Six dierent volume fractions of(W,Ti)C (55, 57, 59, 61, 63, 65 vol.%) were selected indesigning the SiC/(W,Ti)C laminated nozzle material witha six-layer structure. The compositional distribution of thelaminated ceramic nozzle materials is shown in Fig. 2.Itisindicated that the compositional distribution of the lami-264 D. Jianxin et al. / International Journal of Refractory Metals TiC : E 480 GPa; m 0:25; a 8:5C210C06KC01;k 21:4W=mK:SiC : E 450 GPa; m 0:16; a 4:6C210C06KC01;k 33:5W=mK:Owing to the symmetry, an axisymmetric calculationwas preferred. Presume that it was steady state boundaryconditions. The results of the distribution of the axialstresses in the GN-3 laminated nozzle in fabricating process at dierentshowed higher cumulative mass loss under the same testconditions.The worn ceramic nozzles were cut after operation inlongitudinal directions for failure analysis. Fig. 10 showsthe photos of the inner bore profile of the GN-3 andCN-2 nozzles after 540 min operation. It is showed thatinner bore diameter of the worn CN-2 nozzle along thenozzle longitudinal directions is larger than that of theworn GN-3 laminated nozzles, especially at the nozzleentry region.The results of the nozzle entry bore diameter variationwith the erosion time of for GN-3 and CN-2 nozzles areshown in Fig. 11. It is indicated that the entry bore dia-meter enlarges greatly with the operation time for CN-2stress-free nozzle. While the entry bore diameter increasesslowly with the operation time for GN-3 laminated nozzle.Fig. 12 shows the comparison of the erosion rates for GN-3and CN-2 nozzles in sand blasting processes. It is obviousthat the erosion rate of the stress-free nozzles is higherthan that of the laminated nozzles. Therefore, it is appar-ently that the GN-3 laminated nozzles exhibited higher ero-sion wear resistance over the CN-2 stress-free nozzle underthe same test conditions.268 D. Jianxin et al. / International Journal of Refractory Metals 128:13952.9 Shipway PH, Hutchings IM. The influence of particle properties on270 D. Jianxin et al. / International Journal of Refractory Metals 1998.2 Deng Jianxin, Lee Taichiu. Techniques for improved surface integrityand reliability of machined ceramic composites. Surface Engineering2000;16(5):4114.3 Raykowski A, Hader M. Blasting cleaning of gas turbine compo-nents: deposit removal and substrate deformation. Wear 2001;249:12732.4 Djurovic B, Jean E. Coating removal from fiber composites andaluminum using starch media blasting. Wear 1999;224:2237.5 Oka YI, Ohnogi H. The impact angle dependence of erosion damagecaused by solid particle impact. Wear 1997;203204:5739.6 Finnie I, Stevick GR, Ridgely JR. The influence of impingementangle on the erosion of ductile metals by angular abrasive particles.Wear 1992;152:917.7 Wellman RG, Allen C. The eect of angle of impact and materialproperties on the erosion rates of ceramics. Wear 1995;186187:11723.the erosive wear of sintered boron carbide. Wear 1991;149:8598.10 Bahadur S, Badruddin R. Erosion particle characterization and theeect of particle size and shape on erosion, Proceedings of theinternational conference on wear of materials, ASME, New York,(1989): 14353.11 Deng Jianxin. Erosion wear of boron carbide nozzles by abrasive air-jets. Materials Science Engineering A 2005;408(12):22733.12 Deng Jianxin, Feng Yihua, Ding Zeliang. Wear behaviors of theceramic nozzles in sand blasting treatments. Journal of the EuropeanCeramic Society. 2003;23:3239.13 Deng Jianxin, Zhang Xihua, Niu Pingzhang, et al. Wear of ceramicnozzles by dry sand blasting. Tribology International 2006;39(3):27480.14 Deng Jianxin. Sand erosion performance of B4C/(W,Ti)C ceramicblasting nozzles. Advances in Applied Ceramics 2005;104:5964.15 Deng Jianxin, Zheng Zhongcai, Ding Zeliang, et al. Erosion wear ofceramic and cemented carbide nozzles in dry sand blasting process.British Ceramic Transactions 2003;102:615.16 Wood RJK, Wheeler DW, Lejeau DC. Sand erosion performance ofCVD boron carbide coated tungsten carbide. Wear 1999;233235:13450.17 Deng Jianxin, Ding Zeliang, Yuan Dongling. Erosion wear mecha-nisms of coal-water-slurry (CWS) ceramic nozzles. Materials ScienceEngineering A 2006;417(12):17.18 Ding Zeliang, Deng Jianxin, Li Jianfeng, et al. Wear behavior ofceramic nozzles in coal water slurry burning. Ceramics International2004;34(4):5916.19 Lakshminarayanan R, Shetty DK, Cutler RA. Toughening of layeredceramic composites with residual surface compression. Journal ofAmerican Ceramic Society 1996;79(1):7987.20 Cai PZ, Green DJ, Messing GL. Mechanical characterization ofAl2O3/ZrO2hybrid laminates. Journal of the European CeramicSociety 1998;5:202534.21 Tarlazzi A, Roncari E, Pinasco P, Guicciardi S, et al. Tribologicalbehaviour of Al2O3/ZrO2- ZrO2laminated composites. Wear2000;244:2940.22 Toschi F, Melandri C, Pinasco P, et al. Influence of residual stress onthe wear behaviour of alumina/aluminazirconia laminated compos-ites. Journal of American Ceramic Society 2003;86(9):154753.23 Hillman C, Suo Z, Lange FF. Cracking of laminates subjected tobiaxial tensile stress. Journal of American Ceramic Society1996;79:2127.24 Marshall DB, Ratto JJ, Lange FF. Enhanced fracture toughness inlayered microcomposites of CeZrO2and Al2O3. Journal of Amer-ican Ceramic Society 1991;74:2979.25 Sergo V, Lipkin DM, Portu GD, et al. Edge stresses in alumina/zirconia laminates. Journal of American Ceramic Society1997;80(7):16338.26 Portu GD, Micele L, Sekiguchi Y, et al. Measurements of residualstress distributions in Al2O3/3Y-TZP multilayered composites byfluorescence and Raman microprobe piezo-spectroscopy. Acta Mate-rialia 2005;53:151120.27 Portu GD, Micele L, Prandstraller D, et al. Abrasive wear in ceramiclaminated composites. Wear 2006;260(910):110411.28 Deng Jianxin, Liu Lili, Li Jianfeng et al. Development of functionallygradient ceramic nozzle materials for sand blasting surface treat-ments. International Journal of Refractory Metals and Hard Mate-rials, in press, corrected proof.毕业设计（论文）任务书课题名称：滑移式起重夹钳设备的总体设计学生姓名：院别：专业：指导教师： 2010 年 12 月 1 日1、主题词、关键词：滑移式起重机方案设计 ;传动装置方案的设计计算; 夹钳装置的设计;设备稳定性分析 2、毕业设计（论文）内容要求：(1) 查阅文献资料 , 其中中文文献不得少于 15 篇，外文文献不少于 3 篇，将其中一篇外文文献（不少于 3000 英文单词）翻译成中文（将中英文装订在一起）。写出国内外起重夹钳技术的发展及应用情况、夹钳装置的工作原理、夹钳装置的工作要求及性能(2) 确定起重机设计方案 ; 设计夹钳装置;传动装置方案的设计(3) 设备稳定性分析(4) 用铅笔绘起重运输设备总装配图一张 (0#)，主要部件图两张；还要求用AUTOCAD 将上述图绘出(5) 说明书的撰写要求认真、准确、条理清晰;文中引用的文献要依次编号，其序号用方括号括起，如1、2，置于右上角，文献内容必须严格按照引用的先后顺序依次在毕业设计论文的最后列出;文档运用 “word 长篇文档排版技巧” ，按学院毕业设计手册要求的格式与样式排版;用公式编辑器编辑公式;毕业设计说明书正文字数在 1.5 万字左右 ,交打印稿与电子稿3、文献查阅指引 :1吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册 M.北京:高等教育出版社，2007.2曹自立. 60t 板坯夹钳搬运起重机试制成功J. 起重运输机械, 1996,(9):15-17. 3 谢华,郗江云,李建红.装配设计 M. 北京：机械工业出版社,2007.4倪泽娅. 重力式板坯夹钳的开发与研制J. 重型机械科技, 2006, (2):14-17. 5 利用百度搜索工具查阅相关内容的最新进展6利用湖南理工学院图书馆电子阅览室查阅、收集相关资料7一定要找到三篇与论文有关的英文原版参考文献，参考文献至少 1 篇其中外文文献不少于 3 篇，将一篇外文文献（不少于 3000 英文单词）翻译成中文4、毕业设计（论文）进度安排：第 1 周实习;设计前准备工作，接受设计任务、收集资料（至少 18 篇参考文献）第 2、4 周了解国内外起重夹钳技术的发展及应用情况、夹钳装置的工作原理；作好制作准备工作；将 3000 字的与本课题有关的英文文献译成中文；交毕业设计（论文）开题报告第 5、6 周进行常用夹钳装置的结构分类与分析；确定起重机设计方案第 7、 8 周夹钳装置的设计;传动装置方案的设计；设备稳定性分析;毕业设计（论文）中期检查第 9、10 周用铅笔绘起重运输设备总装配图一张 (0#)，主要部件图两张；还要求用AUTOCAD 将上述图绘出；交论文初稿（纸质打印稿）第 11、12 周制作夹钳设备第 13、14 周整理设计说明书，交毕业设计完成稿（要交 WORD 文档和 PDF 文档两种格式的电子稿 )；准备毕业答辩第 15 周交毕业设计（论文）答辩申请暨资格审查表；毕业答辩教研室意见：负责人签名：注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。毕业设计开题报告课题名称：滑移式起重夹钳设备的总体设计学生姓名：院别：专业：指导教师： 2011 年 3 月 1 日一、综述国内外对本课题的研究动态，说明选题的依据和意义：国内外对本课题的研究动态：夹钳作为一种起重作业机具被广泛应用于冷、热轧薄板厂，用来搬运各种半成品及成品钢卷，是一种工作效率很高、适应性极强、用途非常广泛的起重设备，属于冶金行业中的特种设备。按夹钳在夹持物料的过程中有无辅助外力，可将其分为外力辅助式夹钳和重力式夹钳。外力辅助式央钳是靠辅助外力实现对物料的夹持，不管货物的尺寸如何，只要辅助设备工作得当，这种夹钳就能轻易地对其实现夹紧，它具有操作简单、生产效率高、夹持力可调等特点。相对于外力辅助式夹钳，重力式夹钳只能靠夹钳和物料的自重实现对物料的夹持，它具有安全可靠、结构简单、制造方便、成本低廉、不消耗动力能源、寿命较长等特点，因此得到了广泛的应用。目前我国应用较多的是重力式夹钳，由于其初始夹紧力的产生是靠夹钳和物料的自重实现的，如何用合适的力夹取物料，做到既能安全实现夹取，又避免钳体的受力太大而导致钳臂或物料的破坏就显得非常重要了。以带卷夹钳为例，如果钳口产生的夹持力不够大，夹钳夹持带卷就不可靠；如果产生的夹持力太大，钳臂的受力会很大，各钳臂的强度也会要求很高，导致钳体笨重：而且在夹持高温带卷时，夹持力太大时带卷接触面容易出现较大的塑性变形，而使其表面产生较深的压痕，破坏了带卷表面的完整性，给它的进一步加工带来不必要的麻烦。德国、美国、俄罗斯等国家，在央钳的研究方面做得很好，这些国家很早就对各种钳式取物装置进行了理论和实验研究。在我国，在吊夹装置、液压钢卷夹钳、重力式板坯夹钳、电动平移式板坯夹钳等方面进行过研究性工作。相对于国外，我们国家在夹钳上的研究还是非常有限，特别是在重力式带卷夹钳上，很少进行系统性的研究。选题的依据和意义我国目前的现役重力式带卷兴钳，一部分来源于原装进口，另一部分则是靠对国外同类产品的测绘仿制。由于缺乏对原装进口样机的深入性研究，事实上并没有真正消化吸收国外的相关技术，整个带卷夹钳的生产仍然处于仿制阶段。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：研究的基本内容:1.了解国内外起重夹钳技术的发展及应用情况、夹钳装置的工作原理，进行常用夹钳装置的结构分类与分析。2.确定起重机设计方案夹钳装置的设计、传动装置方案的设计以及对设备的稳定性进行分析。拟解决的主要问题:通过了解学习掌握夹钳装置的工作原理，对起重夹钳装置的结构进行分类与分析，通过分析从而确定起重机设计方案夹钳装置的设计，传动装置方案的设计以及分析设备的稳定性。三、研究的步骤、方法、措施及进度安排：研究的步骤、方法、措施先在导师的帮助下查阅相关的资料，通过收集资料对课题进行初步的了解，在理清夹钳装置的工作原理之后对其结构进行分析，确定总体方案，然后确定传动装置方案的设计和分析稳定性，最后通过分析设计模拟制作夹钳设备，通过实践看是否设计合理。进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1 熟悉课题及基础资料第一周2 了解原理、翻译以及开题报告第二四周3 确定起重机设计方案第五六周4夹钳装置的设计;传动装置方案的设计；设备稳定性分析;毕业设计中期检查第七八周5 绘制 CAD 图和叫论文初稿第九十周6 制作夹钳设备第十一十二周7 整理设计说明书，交毕业设计完成稿第十三十四周8 交毕业设计答辩申请暨资格审查表，答辩第十五周四、主要参考文献：1吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社，2007.2曹自立. 60t 板坯夹钳搬运起重机试制成功J. 起重运输机械, 1996,(9):15-17. 3 谢华,郗江云,李建红.装配设计M. 北京：机械工业出版社,2007.4倪泽娅. 重力式板坯夹钳的开发与研制J. 重型机械科技, 2006. 5 马保生. 夹钳起重机的夹钳装置J. 太原重型机械研完所，2009.6贾和平. 25112t 电动平移式板坯夹钳起重机太远J. 太原重型机械(集团)有限公司设计研究院，2009.五、指导教师意见：资料搜索较全面，准备充分，可以开题。签名：六、教研室意见：签名：注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导教师和学生本人各保存一份。1叠层陶瓷喷嘴的冲蚀磨损（译文）邓建新，刘丽丽，赵进龙，孙军龙山东大学机械工程系，中国山东省济南 250061，接稿 2006 年 3 月 31 日；收搞 2006 年 6 月 30 日摘要SiC/（W,Ti)C 叠层结构的陶瓷喷嘴通过热压成形，热压是为了减少喷嘴进出口区域的拉应力。在合成物的烧结过程中由于 SiC 和(W,Ti)C 固溶体的热量膨胀系数和收缩率不同将导致残余应力产生，通过有限元方法可以分析该残余应力。叠层陶瓷喷嘴的冲蚀磨损是由沙粒的冲击产生，这个实验结果和一个在相同条件下不受压应力的参考喷嘴实验结果相比较而得。这个实验的结论已经表明叠层陶瓷喷嘴比相类似的自由应力喷嘴有更高的抵抗冲蚀磨损性能。1.引言喷沙处理是一个研磨的加工程序并且广泛地作为表面的加强1,表面的修正2表面的清理和除锈,等等。它适用于硬且脆的材料, 易延展的金属，合金和非金属的材处理。在沙喷的过程中，从喷嘴里出来的高速喷射的精细研磨微粒和载流气体撞击目标对象的表面来冲蚀该表面。精细微粒通常由高于几倍大气压的气流来加速。粒子直接对表面进行处理。当粒子冲击表面时, 粒子引起一个小的破碎，气流会将研磨粒子和已破碎的粒子带离去。喷嘴是喷沙设备中最紧要关头的部份。有许多因素影响力喷嘴的磨损如：流量率和冲击角度，冲蚀研磨剂性能，喷嘴的材料和它的几何形状，温度。有高耐磨性的陶瓷有很大的潜力做为沙喷的喷嘴材料。一些研究已经显示陶瓷喷嘴的进口区域展现了一个感应去除程序的脆性破碎而中央的区域显示出材料切除模态的耕犁类型。在沙喷中当冲蚀的微粒以高的角度 ( 将近 90 ) 冲撞喷嘴进口区段 (见到图 1) ，喷嘴进口区域遭受形严重的研磨冲击, 这可能引起大的张应力。最高的张应力位于喷嘴的进口区域。因此，喷嘴进口区域的冲蚀磨损相对于中心区域的磨损来说，总是严重的。2图 1 沙喷过程中冲蚀粒子与喷嘴间的作用示意图由不同材料的交替层构成的叠层混合结构能适当地被设计, 促使对一个表面产生压缩残余应力，从而提高了表面的机械性能和耐磨性。残余应力增大主要是在于热膨胀系数 (CTE) ，烧结率，相阶段和相邻层的弹性模量之间的搭配, 并且残余应力区域决定于分层的结构几何形状和层之间的厚度比率。 Toschi 等人报告叠层混合结构能改善氧化铝的滑动耐磨性。Portu 等人表明表面区域受压缩残余应力的叠层结构组成而得的混合物材料能具备更好的磨擦性能。邓教授等人证实倾斜的陶瓷喷嘴能展现出比一般位置的陶瓷喷嘴更高的耐磨性。目前的研究中, SiC/(W,Ti)C 叠层结构的陶瓷喷嘴为了要在喷嘴的进出口区域减少张应力 , 靠热压的方式生产。在烧结过程式中叠层喷嘴的残余应力由有限元方法计算而得。叠层陶瓷喷嘴冲蚀磨损对照于相同的条件下一个不受应力的叁考喷嘴而被考查。32材料和实验步骤2.1. 准备叠层陶瓷喷嘴材料 SiC /(W,Ti)C 开始的材料是(W,Ti)C 固溶体粉末，平均颗粒大约为 0.8m，纯度为 99.9% 。SiC 粉末的平均颗粒大约为 1m，纯度为 99.8%。六种不同含量的 (W,Ti) C(55,57,59,61,63,65 vol.%)被选择去设计六层结构 SiC /(W,Ti)C 叠层喷嘴材料。叠层陶瓷喷嘴材料的成分分配在图 2 被显示。它指出叠层喷嘴材料的成分分配在喷嘴轴的方向中改变。如 SiC 的热导率比 (W,Ti) C 的更高 , 当它的热膨胀系数比 (W,Ti) C 的更低时候, SiC 的最高含量的层被提出在进入层和出口层中两地方 ( 见图 2.1 a) 。相似的无应力的喷嘴没有成分变化在图中 2(b) 被显示。叠层陶瓷喷嘴在进入和出口两区域叫做 GN-3, 无压应力喷嘴叫做 CN-2 。图 2.1a 为陶瓷喷嘴在进口和出口区域（ GN-3 ）辗压的照抄原文/ （ W ， Ti ） C 成分分配示意图； b 为相似的无应力喷嘴（ CN-2 ）SiC/(W,Ti) C 以六种不同混合比合成的粉末被分别地在酒精中和接合的碳化物球体研磨 80 个小时而成湿球来作准备。在弄干之后，和不同的混合比的混合物粉末依次被叠压进入模子之内。这时样品在流动的氮气中以 30 MPa 压力 ,1900 温度热压 40 分钟。2.2.喷沙测试如图 2.2.1 所示，空气喷射研磨机床 ( GS-6 类型) 的示意图，它由一个空气压4缩机，一只喷射枪，一个控制阀，粒子供应管，一个过滤器，一个干燥器，一个调压阀，灰尘捕捉器，一个研磨漏斗 , 和一个喷嘴。气流流程率被被压缩的空气控制，而且研磨粒子的速度经过喷嘴被调整为 60 米/ 秒。图 2.2.1 空气喷射研磨机床的示意图（ 1 ）空气压缩机，（ 2 ）控制阀，（ 3 ）过滤器，（ 4 ）干燥器，（ 5 ）调压阀，（ 6 ）吸尘器，（ 7 ）喷枪）（ 8 ）研磨漏斗，（ 9 ）陶瓷喷嘴）。被用于这一项研究的冲蚀研磨剂是 50150m 谷粒大小碳化硅粉末。作为干沙喷射的 SiC 粉末的 SEM 显微图在图 4 中所示。5图 2.2.2 沙喷中被用的 SiC 研磨剂的 SEM 显微图内直径 8 毫米和长度 30 毫米的喷嘴由 SiC /(W,Ti) C 的叠压结构 (GN-3) 制造而成，无压应力结构 (CN-2) 被热压制造而成，如图 2.2.3 所示。图 2.2.3 GN-3 叠层陶瓷喷嘴的照片磨损的喷嘴损失量被一个精确的电子称测量。 ( 最小量 0.1 毫克) 。所有的测试情况在表一中被列出。喷嘴的冲蚀率 (W) 被定义为喷嘴损失量除以喷嘴密度 d1m和冲蚀研磨粒子的乘积: W 的单位为。2m21/mdg/36有限元方法 (FEM) 被做为一种数字地分析在制造过程中叠层陶瓷喷嘴的残余应力和它的分布状态的方法。为微小损害的观察和冲蚀机制的检测, 磨损的喷嘴被轴向地分为区段。喷嘴的被侵蚀的孔表面由扫描电子显微镜检查。3结果和讨论3.1 叠层喷嘴材料的显微结构特征和性能硬度测量在 GN-3 叠层喷嘴材料的横截面面的每层上放着维氏压痕处操纵。压痕负荷是 200 N ，这时每层的三个压痕的最小量被测试。每层的维氏硬度 (GPa)靠（P是压痕负荷（N），2 是压痕对线的长度）计算所得。每层 GN-3 叠层喷嘴材料的硬度被列出在表二中。GN-3 叠层陶瓷的喷嘴材料磨光的每层 SEM 显微图如图 3.1 所示。黑色的区域被 EDX 分析鉴别为 SiC, 和鲜明的对比白色的区域是(W,Ti)C。可以被看到，SiC 粒子非常匀均地在显微结构中普遍分布, 多孔性事实上是不存在的。7图 3.1 GN-3 叠层陶瓷的喷嘴材料磨光的每层 SEM 显微图（a）第一层（进口区域），（b）第二层，（c）第三层，（d）第四层，（e）第五层，（f）第六层3.2 叠层喷嘴的残余应力制造过程中的叠层陶瓷喷嘴的残余应力被假设箱子从烧结温度 1900冷却到室温 20经由有限元方法计算。（W，Ti）C 和 SiC 的热机械性能依下列各项所得:由于对称，轴对称的计算被推荐。假定它是稳定状态边界条件，在 GN-3 叠层喷嘴中从烧结温度冷却到窒温过程中轴向的，径向的。很明显，一个额外的压缩残余应力在 GN-3 叠层喷嘴进口与出口区域处被形成。8图 3.2 GN-3 叠层喷嘴在制造过程中的(a)轴向的( z)，(b)径向的( r)，(c)圆周向的( )残余应力沿喷嘴轴向不同位置的分布3.3 叠层喷嘴的冲蚀磨损GN-3 叠层陶瓷喷嘴的冲蚀磨损靠在沙喷时和 CN-2 无应力陶瓷喷嘴对比来被评定。图 3.2 显示 GN-3 和 CN-2 喷嘴在沙喷过程中累积的损失量。很明显累积的损失量随着操作时间不断地增加。在相同实验条件下，与 GN-3 叠层喷嘴比较,CN-2 无压应力喷嘴有更高的累积损失量。9图 3.3 a GN-3 喷嘴和 CN-2 无压应力喷嘴在沙喷过程中累积的损失量磨损的陶瓷喷嘴在操作之后在纵向的方向被切断，出现分析失败。图 3.3 a 所示为操作 540 分钟后的 GN-3 和 CN-2 喷嘴的内部孔的轮廓相片。它被表明沿着喷嘴纵向的方向磨损的 CN-2 喷嘴的内部孔的直径是比磨损的 GN-3 叠层喷嘴更大, 尤其在喷嘴进口区域。图 3.3 b 操作 540 分钟后的 GN-3 和 CN-2 喷嘴的内部孔的轮廓相片GN-3 和 CN-2 喷嘴进口孔直径随着冲蚀时间而变化的结果如图 3.3 b 所示。它被指出 CN-2 无压应力喷嘴进口孔的直径随操作运行时间而扩大得很快。然而 GN-3 叠层喷嘴进口孔直径慢慢地随操作运行时间增大。图 3.3 d 表示沙喷过程中 GN-3 和 CN-2 喷嘴的冲蚀率对比。显而可见，无压应力喷嘴的冲蚀率比叠层喷嘴的冲蚀率更高。因此，很显然在相同测试条件下 GN-3 叠层喷嘴比起 GN-2 无压应力喷嘴展现了较高的冲蚀耐磨性。10图 3.3 c GN-3 和 CN-2 喷嘴进口孔直径随着冲蚀时间而变化图 3.3 d 沙喷过程中 GN-3 和 CN-2 喷嘴的冲蚀率对比图 3.3 e 表明受磨损的 CN-2 无压应力喷嘴的进口孔的表面 SEM 显微像。从这些 SEM 显微像 , 喷嘴的不同形态学和破碎模态能被清楚地看见。CN-2 无压应力喷嘴在进口区域处以非常脆的方式中失败, 而且展现了一个促使去除处理的脆性破碎。位于喷嘴孔表面上有许多明显的凹坑，该表面表示脆性破碎发生的表面。呈现在 GN-3 叠层陶瓷喷嘴被侵蚀的进口孔表面的典型 SEM 图如图 3.3 f 所示。显而可见，叠层喷嘴受侵蚀的区域的出现表示与无压应力喷嘴受侵蚀的区域相比，它有一个相对平滑的表面。11图 3.3 e 受磨损的 CN-2 无压应力喷嘴的进口孔的表面 SEM 显微像图 3.3 f 受磨损的 GN-3 叠层陶瓷喷嘴的进口孔表面的 SEM 图因冲蚀磨损而失败的陶瓷喷嘴通常由在喷嘴进口区域受大的张应力的破碎所引起的 11-15。因为喷嘴进口区域遭受严重的研磨冲击, 而且产生大的张应力,这可能引起表面下的侧部裂缝而且促进了材料碎片的去除.因此，喷嘴在进口区域处的冲蚀磨损依赖于压应力的分布。一旦最大的张应力超过喷嘴材料的极限强度，将会发生破碎。在进口区域和出口区域根据压缩残余应力的形成而分析， GN-3 叠层喷嘴比 CN-2 无压应力喷嘴具有较高的冲蚀耐磨性。当计算以上数据之时,在从烧结温度到室温的制造过程中，GN-3 叠层喷嘴的进口区域和出口区域处将形成受压的残余应力，它可能会部份地与产生外部负载的喷嘴的进出区段处的的张应力相抵消。这影响可能导致增加对破碎的抵制, 因此增加了叠层喷嘴的冲蚀耐磨性。4结论12SiC/(W,Ti)C 叠层陶瓷喷嘴通过热压而制造。目的是在沙喷过程间减少喷嘴在进口和出口的区域的张应力。特别注意的是叠层陶瓷喷嘴的冲蚀磨损。结果表示了相对于类似的无压应力陶瓷喷嘴，叠层陶瓷喷嘴有上好的冲蚀耐磨性。可靠的机制被解释作为在制造过程中叠层陶瓷喷嘴进口和出口两区域压缩残余应力的形成，它可能会部份地与产生外部负载的张应力相抵消。叠层结构在陶瓷喷嘴中是一种有效的改善无压应力陶瓷喷嘴的冲蚀耐磨性的方法。鸣谢该研究受到了“中国 (5047513

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