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1.1铝合金轮毂的特点
随着科技的不断进步,汽车越来越多地使用铝合金轮毂。铝合金轮毂相比钢制车轮有如下4大特点:(1)节能。铝合金密度低,轮毂质量轻,加工精度高,高速转动时的阻力小、变形小,可提高汽车的行驶性能,减少油耗。(2)安全。铝合金的导热系数是钢的3倍,散热效果非常好,可增强制动性能,提高使用寿命,保障汽车行驶安全。(3)舒适。一般与铝合金轮毂配用的是扁平轮胎,其缓冲和吸震性能均优于普通轮胎,使汽车坎坷道路上或快速行驶时,舒适性提高。(4)美观。铝合金轮毂外观设计精美,造型多样化,可做到对比突出、车毂合一,提高整车的视觉效果。
1.2轮毂的结构特点
轮毂由轮辋、轮辐、轮芯及轮毂盖、附件等组成,如图1所示。轮毂一方面通过轮辋与轮胎配合,另一方面通过轮辐与车桥相连,发挥其承载、行驶、转向、驱动和制动等作用[2]。其中,轮辋的设计应按照标准规定选用与整车要求相配的轮辋规格,尤其是宽度和直径尺寸应严格按标准检测,以确认轮辋能否满足与轮胎的配合要求。轮芯的设计则根据轮毂与车桥车轴上的安装盘等安装定位要求进行。可见轮毂造型中最关键的是轮辐,其造型可随意变化,无标准和规律可循。轮辐作为轮辋与轮芯的中间连接件,主要起到支承和传递载荷的作用,在保证具有足够的承载、抗弯、抗冲击强度性能前提下,其造型应具有美观、动感和时尚性。而附件、轮毂盖对轮毂造型美观起衬托、辅助的作用,可根据情况适当添加。
1.3轮毂造型设计目标
轮毂造型设计应以轮毂的材质、轮毂造型数量、轮毂的尺寸、轮毂外观工艺的设定和输入为指导[2]。结合轮毂的结构特点、配套车型、目标客户群的审美特点和汽车品牌的文化特征,确定轮毂造型设计的目标:(1)满足结构性能要求;(2)按车型选定车轮结构尺寸;(3)结合品牌文化的美观造型;(4)彰显用户心理特征;(5)可制造加工性。
2造型与结构一体化设计
2.1性能要求
根据轮毂装配于整车后的功能,针对铸铝合金轮毂各国均有相应的标准,考虑轮毂使用中的功能需求,SAE,JASO及ISO等标准和我国标准主要对轮毂的强度及疲劳性能提出了具体要求[3],轮毂制造企业必须要对每一批制造出的产品进行如表1所示的性能试验。
2.2尺寸设计
汽车轮毂的主要参数有胎环直径、胎环宽度、螺栓孔节圆直径、偏距、中心孔等,一般常根据胎环直径和胎环宽度来划分不同尺寸型号。直径和宽度通常是在整车设计方案中确定的,综合考虑了汽车动力、自身质量及阻力等方面因素,选择使车辆性能最优的轮毂尺寸,轿车原车轮毂主要的直径尺寸为381mm(15inch),406.4mm(16inch)和431.8mm(17inch),也有越野型轿车的轮毂直径达到508mm(20inch),533.4mm(21inch)和558.8mm(22inch)。直径和宽度确定后,轮毂的轮辋部分便可根据标准进行造型设计。螺栓孔节圆直径、偏距及中心孔的尺寸亦由整车设计中轮毂的安装要求确定,从而决定了轮毂的轮芯部分的造型要求。因此,轮毂的造型以轮辐部分的设计为主。
2.3造型与结构一体化设计
随着计算机技术的飞速发展和广泛应用,有限元法已成为求解科学技术和工程问题的有力工具[4]。将有限元分析方法应用于工业产品设计,用仿真引领设计,改变传统仿照设计的方法,可增强产品设计的创新性。在轮毂的造型设计中,由于轮辐是造型的关键,也是承受载荷的关键部位,因此,非常适合将有限元分析的方法引入轮毂的造型设计中来,进行造型与结构的一体化设计。传统的轮毂造型设计,首先进行二维造型草图设计,设计中融入品牌文化及车型特征,经过反复在整车模型侧面上的贴图评审确定下来;其次进行三维模型的构建,根据车轮尺寸设计要求构建轮辋的三维模型,根据车轮的安装配合尺寸设计轮芯的三维造型,主要是根据评审确定下来的二维造型草图进行轮辐部分的三维模型设计,此阶段更多考虑的是外观造型;再次根据三维数据制作油泥模型,反复调整模型,更新三维数据,甚至在实车上评审造型;最后是制作硬质轮毂样件,通常用ABS工程塑料,进一步检验轮毂设计的细节,完成造型设计。之后整车厂会将以上完成的造型设计提供给轮毂供应商制作小批真实样件,通常这时轮毂制造厂在试制生产前会对客户提供的模型进行有限元分析以保证样件的试验通过率,避免直接开模、试制、试验不通过造成的报废、修模、重新试制等过程的浪费,主要是针对结构性能的分析。可见,传统设计中造型设计与结构设计是分开进行的,有限元分析并未发挥其最大的作用,没能用于指导造型设计,因此可能会导致后期有限元分析验证结构设计合理性时对前期造型设计方案的,或者独立的造型设计导致结构的安全裕度过大,造成材料的浪费,不能实现最优的轻量化设计。因此,将有限元分析提前到造型设计的过程中,一旦二维造型方案确定,构造出三维模型就对其进行有限元分析,将避免一些不必要的尝试,并带来更加创新优化的设计结果。造型与结构一体化设计方法的流程如图2所示。
3案例
以福特2015年新款Focus车型431.8mm×177.8mm(17inch×7.0inch)的轮毂设计为例,展示由于有限元分析方法的引入而形成的造型与结构一体化设计方法的应用。轮毂造型效果如图3所示。采用福特产品设计通用的I-DEAS有限元分析软件在轮毂造型设计的各阶段对其进行有限元分析,分析中采用10节点四面体单元进行网格划分,材料属性取铝合金材料的机械性能参数,弹性模量6.9×1010Pa,泊松比0.33。对13°冲击试验,根据前述试验条件,在轮毂安装盘面及5个PCD孔锥面上施加6个自由度的全约束,使车轮相对于水平o-xy平面旋转翘起13°,在最高轮辋边缘向轮芯偏移19mm的位置以外的轮辋上施加载荷,冲击试验的载荷是使质量为547kg的冲击锤自230mm高度落下。弯曲疲劳试验则根据前述试验条件,在无轮辐支撑侧的轮辋边缘施加固定约束,在轮芯的安装面及PCD孔上通过建模添加加载臂结构,加载臂长度为660mm,根据试验要求的载荷3587N•m计算出加载臂末端应施加的力为5435N,根据不同的轮型结构通常根据旋转一周的情况选定几个方向进行加载计算,取分析所得最危险的结果进行评判。径向载荷疲劳试验按前述试验条件,分析中对轮芯的安装盘面和PCD孔锥面分别进行全约束,在60°夹角范围内的轮辋两侧胎圈座上分别施加呈半正弦函数分布的径向载荷q1和q2,根据试验要求径向载荷15007N和轮毂尺寸参数由以下公式计算得到,并在整个外轮辋上施加充气压力300kPa,同弯曲疲劳试验,根据轮型结构选取几个位置分别加载分析,取最危险的分析结果进行评判。该型轮毂最终造型设计在三性能试验条件下的有限元分析结果分别如图4a,4b,4c所示。其中,图4a为在以上冲击试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果,其最大值为56.8MPa,发生在冲击部位正对的辐条根部;图4b为以上弯曲试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果,其最大值为105MPa,发生在辐条背面根部位置;图4c为以上径向载荷试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果,其最大值为40.7MPa,发生在无辐条支撑侧的轮辋外缘处。铝合金材料的屈服强度为178MPa,根据文献[3]中通过实验验证建立的分析模型和评价标准,以上3个性能试验有限元分析的vonMises应力最大值分别小于70MPa,110MPa(30万转)和70MPa(100万转)为合格。从有限元分析的结果可以看出该设计可全部通过标准要求的轮毂性能试验,在达到造型设计的同时满足了结构设计的要求。在结合车型特点等因素确定初步的设计方向和设计尺寸后,首先根据标准要求的轮辋形状、尺寸进行轮辋造型设计,其次进行轮辐的造型设计,设计中通过以上有限元分析结果,逐步实现了轮毂的最终造型设计。
4结论
随着我国汽车总量的不断增加,我国已经成为世界第三大汽车生产国,和世界第二大汽车消费国。铝合金汽车轮毂的年产量超过六千万件,有很大的出口额。为了满足市场的需求,铝合金汽车轮毂在结构和生产设计上都有很多形式。外观造型上有宽轮辐、窄轮辐、多轮辐、少轮辐等设计,外观式样有抛光涂透明漆、亮面涂透明漆、电镀等。涂抹的颜色也根据客户的要求有多重形式,不同的色彩、不同的设计、不同的外观是发展的趋势。
2铝合金汽车轮毂的优点
首先,铝合金汽车轮毂的重量比钢轮毂的重量轻,这样车整体的重量减少了,汽车的油耗也就相对的减少了。经计算铝轮毂的重要减轻在40%左右,90km/h到120km/h车速时,油耗可减少0.05L/100km,城市内行驶,可减少的油耗量略少些,如果按每十万公里节油计算,大约节约在40~50L。其次,铝合金汽车轮毂能够改善汽车的行驶性能,使行驶过程中的振动减小,让驾驶员驾车更加舒适。铝合金汽车轮毂采用数控设备进行加工,平衡性能比钢优越。车轮如果是钢车轮,平衡性比较差,高速性能不稳定,和铝轮毂相比较,还是铝轮毂的性能好。再次,铝合金汽车轮毂的散热性好,车轮的热源主要由刹车产生和车胎与路面的摩擦产生。在汽车高速行驶中,车轮如果温度持续过高,就会有出现爆胎的可能性。因为铝的导热性能比钢的导热性能好,而且铝合金汽车轮毂表面的设计也有利于散热,所以使用铝合金汽车轮毂可以减少爆胎的可能,更易于散热。然后,铝合金汽车轮毂的美观度也很不错,对于汽车整体形象,轮毂的美观度也是对其有很大影响的。现在汽车的轮毂设计中,一个不可缺少的设计就是汽车的轮毂的设计。汽车轮毂的造型直接关系到汽车的车身设计的档次,也可以突显出汽车的品味。制造厂商和设计者在车毂的风格设计上下了不少功夫,不单在颜色上进行设计加工,还给车毂加了花纹结构,不同的花纹有着不同的颜色,再经过电镀,添加了很多个性化的设计,也很大限度地满足各类人群的审美要求。
3铝合金汽车轮毂的设计开发
随着现在人民的生活水平的提高,同时汽车品种的增多,和汽车价格的下调。汽车已经成为大众消费的热点产品。从大众对汽车的认知和实用性,到对汽车的审美和汽车的功能过度。大众不仅要求汽车的优良的性能,方便的驾驶,还会要求汽车符合自己身份地位,以及符合自己的审美品位。车毂对于汽车整体的形象有着重要的影响,如果想在市场上长期立足,就需要轮毂的设计开发,汽车部件的设计开发也是企业发展的关键所在。
4铝合金汽车轮毂的生产工艺流程
4.1生产厂家对汽车轮毂的生产设计进行研究。中层共同参与,通过了解大众在汽车轮毂使用中遇到的问题及未能得到满足的需求,挖掘大众在汽车轮毂方面潜在的需求,提出问题解决问题。
4.2市场调研。考察同类汽车的轮毂在市场的竞争情况,根据目标汽车轮毂的市场分析潜在的竞争环境,同时也要了解当前政府政策,和其他环境因素。
4.3管理定位。由管理层对汽车轮毂的价格、设计、风格、功能、性能、主导方向进行定位。各项指标均以数字化形式体现。
4.4根据产品需求进行概念设计。综合汽车轮毂的技术质量要求更进一步构思,在风格、设计定位的基础上绘制出不同款式的轮毂图,对所设计出来的轮毂图进行比较,筛选出最完美的设计稿,然后对设计稿进行优化,形成机构图纸,再用建模技术进行建模,利用分析软件对所设计出的铝合金汽车轮毂进行应力分析,根据分析出来的结果进行完善和修改,再重新设计模型,并了解客户需求,选出最理想方案。
铝的密度要比铁以及铜要低,所以相比较而言,用铝制成的铝制用品就相对来说比较轻,尤其是铝合金材料重量十分轻,在托运的过程中十分的方便,省力。铝的强度和硬度相比铁、钢这些材料要软,可是它有很强的融合性。在添加一些元素以及加工处理后,铝就会变成铝合金,这个时候它的硬度以及强度就会变高。很多的铝合金产品都比较容易加工制造,可以通过切割、压缩、延展等形成各种各样的形状。由于这一性能也使得铝合金材料在汽车行业中的应用更加的广泛。铝与铝合金材料化学性质十分的活泼所以表面上都会呈现出白色,在这种情况下,铝合金变得特别的好看。除此之外,铝以及铝合金的导电性以及导热性都比较高,在汽车应用方面比较的广泛,尤其是可以用作汽车的散热器以及应用在汽车的各个电子器件中。而且铝合金一旦在低温的环境中,它的强度就会明显的增加。而且硬度也会提高。由于铝合金材料有很强的氧化性。所以,这种材料的表面十分的易受影响。铝合金材料可以利用相关的技术例如:添色等技术的处理,染上不同的颜色。而且,铝合金材料的综合性能十分高。众所周知,我国的铝资源十分的多,铝合金材料经过技术的处理之后,就拥有了很强的化学性、抗压性以及极高的应用性。总而言之,铝还有铝合金材料拥有许多的优点和特长,目前铝合金材料的应用范围已经十分的广泛。铝合金与钢材料相比性能更加的活泼,优质,而且容易加工,价格相对比较低,这是其他金属材料所不能达到的,所以在汽车行业应用的十分的广泛。
2铝合金材料在现代汽车行业中的使用情况
为了能够节省国家的原料,减少对环境的污染,铝合金材料也慢慢的走进了汽车行业,而且铝合金材料的使用方面十分的齐全。现如今,铝合金材料已经在汽车制造行业有了很高的影响力。铝合金材料已经渐渐的代替了原有的材料,成为了汽车制造行业的重要材料。
2.1铝合金材料能给汽车变得更轻
铝合金材料的汽车的重量相对来说比较轻。为了能够最大程度的降低汽车的重量,具体的方法主要有,改变汽车的骨架结构;另一种方法就是选择质量相对比较轻的产品,就比如铝合金材料。截止到现在,通过对汽车行业的分析和调查,现代的汽车制造企业把给汽车的方法,放在了改变汽车材料。选择质量轻的材料。通过各方面的考察,分析,发现铝合金材料质量较轻,而且对环境污染比较小,安全性能相对于其他同类产品要高,价格相对比较便宜,而且环保。基于这些条件,铝合金成为了现代汽车行业的重点选择对象。
2.2环保节能效应高
通常情况下,降低汽车的油耗的重要方法就是降低汽车的重量以及提高汽车发动机的工作效率。在节能的重要方法中,降低汽车的重量是最有效,也是最直接的方法。铝合金的材质相对较轻,所以能够使用有效的提高汽车的节能效果。根据相关的数据统计,通常情况下,一般正常的汽车重量每减轻1kg则1L汽油可使汽车多行驶0.011km,由此可见,汽车重量降低能够提高能源利用效率。
2.3汽车的整体效能比较高
降低汽车的重量,能够有效的增加汽车的行驶距离。使用铝合金车轮,能够有效的降低汽车的震动强度,而且可以使用更加轻便的缓冲装置。与此同时,在不缩小汽车的承载量的基础上,降低汽车的重量,能够让乘坐的人员感到更加的舒适,而且汽车的空间也会明显的增大。当汽车受到外物撞击的时候,铝合金材料能够巧妙地降低冲击力度,所以安全性能相对比较高,可靠性强。
3铝合金材料未来的发展走向
3.1铝合金材料的应用前景远
当前,铝合金材料在汽车领域的应用范围越来越大,而且铝合金材料在这一行业也得到了认可。铝合金材料不但能够提高汽车的性能而且有助于环境保护。汽车的材料使用问题,也受到很多人员的关注,而且当前汽车材料使用的标准和规定也变得越发的严格。我国相关的政府部门也十分关注这一工作,支持汽车行业改变使用的材料。
3.2铝合金达到了汽车行业的认同
当前,我国汽车行业在发展的过程中,不断的引进、学习了国外的经验,不断的对行业进行改革,创新。将铝合金材料选作汽车设计过程中的第一选择材料。目前,新型的材料不断的出现,铝合金材料也在不断的升级、革新。总而言之,从环境保护以及降低能源消耗的层面来说,铝合金在当前汽车领域上的应用范围将会越来越广泛。大量使用铝合金材料是目前汽车行业的重要体现。当前全球各地都在积极的研究铝合金材料,造成了汽车行业的不断提高。通过多年的研究,未来的铝合金材料将会呈现出更多新的优点,对未来汽车行业的发展也会有着重要的帮助和推动作用。
4结语
关键词:数值模拟;金相组织;铝合金;电阻点焊1、引言
铝合金在航空航天、船舶制造、机车和汽车制造业等领域获得了广泛的应用。轿车采用
铝合金制造车身较采用钢板制造车身可减轻车体重量6O%左右,能显著降低燃料消耗和减少环境污染。但是,铝合金点焊所存在的问题限制了点焊在铝合金汽车生产中的应用,铝合金点焊的熔核形状不规则,尺寸大小不一,熔核在凝固时极易形成缩孔、缩松和气孔,由于冷却速度较快,熔核的结晶组织主要是从熔合线向内生长的柱状晶。在这方面,吉林工业大学的赵熹华等人通过采用熔核的孕育处理技术做了详细的研究,将柱状晶组织变为等轴晶组织,取得了良好的效果[1]。但是,该技术如何工程化的问题还正在研究之中。如果能对点焊
的相变组织进行有限元模拟计算,得到铝合金点焊过程温度场和相变组织的分布规律,从微
观上改变焊接质量,对提高和稳定点焊质量具有重要意义。铝合金点焊是一个高度非线性的力、热、电相耦合的复杂过程,随着焊接研究的深入,
温度,相变和热应力之间的耦合效应越来越受到人们的重视。Y.Ueda等人曾提出温度,相变,热应力之间的耦合关系式,J.Ronda等人利用该耦合模型对焊接接头进行了有限元计算。Ronda等[2]用统一的方法推导了相变规律和相变塑性,建立了相容的TMM模型,并形成了系
统理论。Yang等[3]在热冶金耦合方面也作了深入的研究。他们在模拟温度场、速度场、热循
环以及熔池形状时,采用瞬时、3维、湍流条件下的热传输和流体流动模型。本文基于有限元专业焊接模拟软件动态模拟焊接的全过程,进行数值模拟时,考虑了材
料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响,实现温度场和应力应变
场的耦合计算,揭示了铝合金点焊过程温度场和相变组织的分布规律,其结果有助于更好地了解焊接过程中熔体的运动状态、凝固组织细化和产生缺陷的原因,为正确选择点焊工艺参数等提供理论指导。
2点焊相变原理
熔核、塑性环及其周围母材金属的一部分构成了点焊接头。在良好的点焊焊接循环条件
下,接头的形成过程是预压、通电加热和冷却结晶三个连续阶段所组成。
(1)预压阶段:在电极压力的作用下清除一部分接触表面的不平和氧化膜,形成物理触点,为焊接电
流的顺利通过及表面原子的键合作准备。(2)通电加热阶段:在热与机械力作用下形成塑性环、熔核,并随着通电加热的进行而长大,直到获得需要的熔核尺寸。通电刚开始,由于边缘效应,使焊件接触面边缘处温度首先升高,接着由于金属加热膨胀,接触面和电流场均扩展并伴有绕流现象,而靠近电极的焊接区金属散热较有利,从而在焊接区内形成了回转双曲面的加热区,其周围产生了较大的塑性变形。随着通电加热的持续,电极与工件接触表面增加,表面金属的冷却增强,而焊接区中心部位由于散热困难温度继续升高,形成被塑性环包围的回转四方形液态熔核。继续延长通电时间,塑性环和熔核不断长大。当焊接温度场进入准稳态时,最终获得椭圆形液态熔核,周围是将熔核紧紧包围的塑性环。(3)冷却结晶阶段:使液态熔核在压力作用下冷却结晶。由于材质和焊接规范特征不同,熔核的凝固组织可有三种:柱状组织、等轴组织、“柱状+等轴”组织。
由于点焊加热集中、温度分布陡、加热与冷却速度极快,若焊接参数选用不当,在结晶过程中会出现裂纹、胡须、缩孔、结合线伸入等缺陷,可通过减慢冷却速度和段压力等措施来防止缺陷产生。
3点焊熔核有限元仿真
点焊是一个多因素及多重非线性的复杂问题。在进行数值模拟时,考虑其可作为轴对称问题,对等厚
板的焊接取l/4平面进行分析。为简化计算,本文假定电极压力恒定。本文采用简化的轴对称2D模型建立6082铝板点焊的简化模型。出于简化模型的目的,假设上下两块铝
板在与电极端面直径对应的中心部分以及电极端面是粘连的,假设电极-工件间及工件间的接触行为属于无滑动接触。焊接电流为恒流,材料的热物理性能随温度变化,忽略电流的趋表效应、接触面的热电效应和接触热阻[4,5]。模型的网格采取自由划分,共含1996个固体单元,2120个节点。被连接材料为6082铝合金,
板厚2.0mm,采用Cu~Cr合金电极,端部直径6mm,端部曲面半径40mm。
3.1材料属性
材料的热物理性能参数是温度的函数,在模拟中,材料的热物理性能除了密度和潜热外,其他如比热、导热系数、电阻率等均随温度变化。材料在相变和熔化时存在潜热,模拟中将潜热在相变温度区间均匀折算为比热容,以模拟其产热效果。
6082铝合金是Al-Mg-Si系铝合金,该合金的组织比较简单,主要合金元素为Mg、Si,另外还有少量的Fe、Zn、Cu、Mn,主要组织组成物为Mg2Si,Mg/Si比为1.73,大部分合金不是含过量镁就是含过量的硅。当镁过量时,合金的抗蚀性好,但强度与成形性能低;当硅过量时,合金的强度高,但成形性能及焊接性能较低,抗晶间腐蚀倾向稍好。
3.2工艺参数
采用直流焊接电源,焊接电流为14KA,电极压力为1.5KN,焊接时间为15个周波(相应频率50Hz)。具体方案见表1:
3.3焊接温度场的模拟
焊接温度场的准确计算是焊接冶金分析、残余应力与变形计算以及焊接质量控制的前提,焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件。焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型,并应用有限元软件的校正工具,根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正;考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系,建立了焊接过程的数学模型和物理模型[6,7]。
在焊接过程中,由热源传给焊件的热量,主要是以辐射和对流为主,而母材和焊接材料获得热能后,
热的传播则是以热传导为主。焊接传热过程中所研究的内容主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变化问题[8]。因此研究焊接温度场,是以热传导为主,适当地考虑辐射和对流作用。
焊件上某点瞬时的温度分布称为温度场,可以表示为:
TT(X,Y,Z,t)
式中T为焊件上某点的瞬时温度,(x,y,z)是某点的坐标,t是时间。
因此非线性瞬态热传导问题的控制方程可以表示为:
式中c、ρ为材料的比热容、密度,T为温度场的分布函数,t为时间,kx,ky,kz分别为x,y,z方向
上的导热系数;Q是内热源。
温度场计算时,将模型的对称面定义为绝热边界条件,即
其他周围表面定义为换热边界条件,即
式中是材料的热导率,n是边界表面外法线方向,α是表面换热系数,Ta是周围介质温度,Ts是物体表面
温度。
3.4点焊相变组织的模拟
3.4.1相变潜热焊接过程中伴随着相的转变,在有限元计算中其产生的相变潜热以焓的形式表示[9],即
式中(T)c(T)分别为材料的密度和比热,均为温度的函数。
在某一温度增量区间,所产生的总的相变潜热表示为各相值的叠加,即
式中:Aj为第j相的相变潜热,Vj为第j
相的转变体积比,且åVj=1;n是材料中相的个数。相的转变体积比,且;n是材料中相的个数。
3.4.2相变模拟原理
对于铝合金的相变模拟,主要通过铝合金的回复与再结晶原理,如图1。如果材料有经过温度循环,当最高温度高于重结晶温度时,重结晶开始发生并产生影响。材料重结晶的比例不仅取决于最高温度,也取决于热循环过程。可以用如下公式来计算:
等温反应动力学:
非等温反应动力学附加规律:
3.5模拟计算结果
3.5.1温度场的模拟结果
如图2为焊接时间250ms时l/4平面所成的温度分布,再通过sysweld有限元软件,分别在熔核区中心,熔合线,热影响区,母材组织上取四个固体单元,形成如图3所示的温度曲线。由图2,3可以看出在焊接过程中,熔核中心的最高温度可达720℃,且长时间温度维持在700℃左右;熔合线附近可达600℃,
也长时间维持在这个温度;热影响区最高温度可达500℃左右;而母材最高温度只达到300℃左右。
3.5.2相变组织的模拟结果
通过有限元模拟可得到如图4所示结果,6082铝合金点焊结果会出现明显不同的三相分布分别为:母材、热影响区和熔核区组织。
4结果分析和讨论
由模拟分析结果可以看出,6082铝合金点焊会出现比较明显的三种组织的分布,再根据模拟所用的
焊接参数进行试验验证,然后进行金相组织观察(试样用凯勒试剂浸蚀)。可以得到图5-图9的微观组织图。
由图5可见,6082铝合金点焊组织有着明显的三个组织相分布,中间的小圆为熔核部分,外圆为热影
响区,外边即为母材,与模拟的相变结果(图4所示)完全相同。铝合金的主要热处理方式是固溶处理和时效处理,通过第二相的沉淀硬化来提高强度、硬度等性能。
6082铝合金为T4状态(固溶处理+自然时效)是经固溶、时效后的合金,其主要强化相是Mg2Si。在焊接热循环的影响下,铝合金基体中的这些沉淀相粒子将发生再次固溶、析出和长大过程,对焊接前的基体产生或多或少的破坏。它们的熔点为595℃,焊接加热温度超过这一熔点时,部分强化相就会熔解[10]。
图6为母材组织,其铝合金基体上分布着粗大且呈长条形的析出相;图7为熔核中心组织,其内组织主要为细小的等轴晶粒;图8为处于塑性环熔合线周围的组织,靠近熔合线的熔核区主要是柱状晶粒和部分等轴晶粒,靠近熔合线的热影响区为粗大的晶粒;图9为热影响区中心组织,其铝合金基体上的析出相细小且呈圆粒状。
从图4可以得知,在塑性环内的熔核区中心最高温度远远高于595℃,可达720℃左右,且比较长时间的维持在700℃,这个温度使熔核区中心的晶粒完全的熔化,在铝合金基体上的第二相重新熔化和固溶,化合物因固溶而进一步减少。在铝合金基体上分布着弥散的,细小的第二相对晶界移动起着重要的阻碍作用,第二相质点越细小,数量越多,则阻碍晶粒长大的能力越强,所形成的晶粒也就越细小,且在熔核区内合金元素溶入的比较多,在很大程度上阻碍了晶界的移动,焊接为快速加热,金属内存在的晶格畸变现象来不及回复,自扩散系数增加,使合金再结晶晶核增多,造成晶粒细小,所以在熔核中心冷却后形成的组织为细小的等轴晶粒;由于点焊冷却速度较快,靠近熔合线的熔核区的结晶组织主要是从熔合线向内生长的柱状晶。运用图1描述的铝合金重结晶现象可以发现,靠近塑性环的热影响区的晶粒处于长大阶段,晶粒生长方向与热流方向一致,有着明显的粗大晶粒且在晶界上分布一些析出相,应为晶粒长大区;6082合金母材组织为板材组织,其析出相方向与板材成形方向一致,也有少量析出相呈三角形,在晶界上析出,由于其含有Cu,Mg,Al,Si,Mn等合金元素,析出相比较复杂,主要为Mg2Si。图6中的母材组织为退
火组织,所以其部分析出相变的相对细小和一定的圆形状。对于热影响区,其析出相明显比母材组织细小,
且没有方向性,但已经开始出现圆粒状,分布也比母材组织均匀,但还是有一部分为粗大的析出相,且呈长条形,没有完成再结晶,由图1铝合金重结晶原理可知其组织应为回复区和回复再结晶区,晶界基
5结论
1、本文采用数值仿真手段预测熔核的组织,运用sysweld的相变模拟原理,完成对6082铝合金点焊组织的
模拟和预测。
2、采用本文提出的有限元点焊模型,运用相变模拟软件,可以模拟出与实际焊接结果十分吻台的结果,因此可作为选择和优化点焊参数的一个有效工具。
3、6082铝合金熔核区晶粒细小,组织分布均匀而且弥散,热影响区有着比较明显的回复区,回复与再结晶区和晶粒长大区,母材组织为板材组织,晶粒方向为轧制方向,且铝基体上分布大量粗大的第二相质点。
4、点焊接头相变组织的模拟是一项新技术,它尚处于起步阶段,在理论上还存在着尚未澄清问题,另外在
计算方法上也有改进余地,其应用更接近空白,因此,有必要从理论和计算方法上进行系统而有深入的探索,以使新兴方法尽快用于工程实践。
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SimulationandResearchfortheMicrostructureofAluminumSpot
Welding
LuoBaofa,LuoZhen,BuXianzheng,WangRui,MaYingbin
SchoolofMaterialScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin,PRC(300072)
Abstract
关键词:铝合金;轮毂螺栓孔裂纹;工程仿真
中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)21-0063-02
1 裂纹描述
现场生产的2226轮型在冒口附近的螺栓孔上出现裂纹。毛坯表面裂纹上存在着打磨痕迹,由此判断毛坯在压铸工序即发现表面裂纹存在。图1为旋压工序所提供的裂纹形貌。热处理工序毛坯进行热处理,随后我将热处理后的毛坯切开后加以分析。
图2为对图1中裂纹处剖开后进行显微组织观察所获得的结果,放大倍数为50倍,其中照片中下侧对应的是螺栓孔方向。观察可以发现:螺栓口一侧Si偏析严重,裂纹在表层下形成后沿发生Si偏析区域向毛坯内部扩展,直至Si偏析不严重区域终结,裂纹长度大约为14mm,初步认定初始裂纹生成位置为图2中A处。
从项目管理组了解到:2226、2227、2228三款轮型在热加工环节一致,其区别仅在于后继表面处理工艺的不同。在今年对该轮型进行了第一轮试制,压铸工序共生产400件,成品率为88%,在随后2228轮型的冲击试验中,轮毂在上述位置出现裂纹,将其掰开后裂纹路径中存在着缩孔,使用经X光检查确认无缩孔的轮毂进行冲击试验通过。同时,2222轮型的造型与2226的造型基本相同,尽管在压铸工序没有发现明显的裂纹,但是在后序中仍有螺栓孔处裂纹发现。本次试制为第二次试制,表1与表2分别为两次试制的工艺参数。表2中灰色数据为两次试制工艺的差异之处。比较两次试制的工艺可以发现:第2次试制在法兰盘处,尤其是螺栓孔处的冷却有一定加强。
2 初步分析
可以基于所获得的信息做出下述判断:
由于螺栓孔对应底模处是一个近于孤立的凸起,热量不容易传出,造成该处的模具温度比较高,对应于该处的冷却过程较长(相对于轮心其他位置亦是如此),使得硅相有较长的时间进行析出,导致该处发生明显的硅偏析。而发生硅偏析的区域相对于其他区域更容易发生裂纹的生成和扩展,即对裂纹的敏感度更高,为裂纹沿硅偏析区域扩展至硅偏析较轻的区域。由轮毂的造型和模具原理决定该处的结构不容易改变,因而,有较深螺栓孔所造成的螺栓孔近表面区域硅偏析不可避免。
另外,第2次试制的螺栓孔处冷却较强,个人怀疑这次试制所使用的工艺也造成该处凝固过程不均匀,在铸造过程中即留下微小裂纹。同时,相对于第1次试制,毛坯从模具取出后由机械手控制淬水冷却,而非以往经过较长一段时间空冷后淬水,毛坯中心冷却不充分,导致微小裂纹迅速扩展。比照操作手的处置方法可以得到进一步的佐证:操作手在发现裂纹后停止使用机械手淬水,将毛坯空冷一段时间后使用水槽冷却。
此外,轮毂的造型也对其自身的冷却过程造成影响,形状过渡过于突然的造型不利于热应力的释放。对于2226轮型,该因素是造成螺栓孔裂纹的本证因素。在工程仿真组所进行对913轮型的研究中发现,毛坯刚出模时螺栓孔处的应力为36MPa,放入水中冷却90s后的同一位置最大应力为179MPa。
对于螺栓孔处产生的裂纹一般的解决办法是减小螺栓孔的深度,初步判断是为了使该处造型变化平缓并且降低该处的温度,进而降低对裂纹的敏感程度。另外,个人认为还要注意螺栓孔附近的冷却工艺,改善凝固过程,减少微小裂纹的产生,从裂纹源上减少螺栓孔裂纹的产生。
对于02006轮型,曾经采用在螺栓柱中开槽来缓和热应力裂纹,但是造成毛坯脱模困难,甚至是法兰与轮辋分离,故而使用后改回原始状态。
在改变螺栓柱深度的同时,还可以将其表面改为倾斜状态,但是在毛坯螺栓孔内要保留一个平台方便尺寸定位。
除了螺栓孔裂纹以外,实际生产中还存在着装饰孔裂纹和排水槽裂纹,对应前者一般采用的方法是降低装饰孔深度的办法加以解决,与降低螺栓柱高度的办法类似,对应后者可以加高排水槽高度,改善该处的凝固过程来加以解决。
工程仿真组使用Procast软件按照第1次试制工艺分别对螺栓柱高度变化前后的毛坯进行了分析,分析结果表明:两种造型在毛坯凝固结束后在螺栓柱和冒口之间区域处的第一主应力最大值分别为17.4MPa和13.9MPa,不足以产生明显的热应力裂纹。然而,在入水冷却后第一主应力最大值迅速上升,造成裂纹产生,但是,螺栓柱高度降低后,第一主应力由111MPa降低至50.6MPa,基本上不再产生裂纹。经过固溶处理后,淬水的毛坯在相应位置处的第一主应力最大值分别为52MPa和45MPa,不足以产生裂纹。综合上述结果可以判定:裂纹主要在入水冷却阶段产生,缓和该阶段的热应力是解决问题的关键。
3 建议解决方案
目前,2226轮型由螺栓柱顶端到螺栓孔机加线的最小垂直距离为13.2mm,有较大的削低空间。针对于2226即将进行第3次试制的情况,生产时建议关注以下三点:
(1)削低螺栓柱10mm,同时增加拔模角度,减小造型变化激烈程度,缓和应力并降低该处模具温度。
(2)避免使用机械手冷却,空冷足够时间后淬水
冷却。
(3)调节螺栓孔附近冷却工艺,改善凝固过程。
解决类似的裂纹问题的思路主要有两种:其一是改善在毛坯凝固后的冷却方式,改急冷为缓冷,减小毛坯不同位置处的温度差异,目前现场采取的自然冷却或者中心喷淋水冷后再入水的措施道理都在于此。其二是通过变更工艺参数,一方面降低了容易出现裂纹位置区域的温度差异,另一方面也改善了该区域的组织和性能,工部长所提出的变更模具冷却方案的初衷即为此。
4 实际解决方案
根据该轮型的实际情况,首先由产品工程师向汽车厂提出修改法兰造型,大幅增加法兰排水槽深度,但是经过FEA分析,发现刚度下降严重,明显低于判据值,最后被汽车厂所否定。随后根据原有造型提出修模方案。其中,降低螺栓孔高度,减少该处模具热量;增加T5风,修改T4处顶模背腔线使T4冷却加强,增加B1高度并增加B1、B2风孔数量,从而极大地加强了法兰处的冷却,达到改善此区域凝固过程的目的。
表3为2011年6月4日进行第3次试制的工艺参数,结合修模方案,生产中无螺栓孔裂纹出现。
5 进一步的研究
为了进一步认识螺栓孔处裂纹的形成机制和解决办法,还要对变更模具冷却方案后毛坯的凝固过程和入水冷却过程进行模拟,来验证冷却方案对避免或减少毛坯裂纹的生成的作用,并提供理论支持。
此外,还可以基于本文中的研究内容进一步研究在轮毂低压铸造过程中的其他部分,比如轮辐中段、产生裂纹的机制以及解决方案。
参考文献
[1] 杨裕国.铝压铸成型及质量控制[M].北京:化学工业出版社,2009.
[2] 陈国桢,肖柯则,姜不居.铸件缺陷和对策手册[M].北京:机械工业出版社,1996.
一、公益金的国内法性(特色性)
无论是大陆法系国家还是英美法系国家,其公司法的公积金制度中都没有“法定公益金”规定。由此可见,这的确是我国公司法的一个特色,是我国在经济制度转型时期的创造。
当我们全面衡量公司法的立法历程,我们不得不由衷的感叹其间的艰辛。1983年,国务院有关部门开始起草公司法,因为认识的局限,制定的两个条例虽数易其稿,终未能提交立法机关审议;1992年,公司立法又提上议事日程,至1993年12月终获通过并正式颁行。[1]认识方面的原因,始终贯彻公司法的制定历程。即使1993年公司法诞生,其负载的一项重要历史使命是国企改革,突出的表现就是第1条“为了适应建立现代企业制度的需要……根据宪法,制定本法”。建立现代企业制度,正是国企改革的中心。而计划经济体制下的国企,承担着更多的社会保障和职工福利功能。公司法的目的,自然也就包容着保障职工的福利,因为在1993年制定公司法时职工的普遍收入,尚无法完全满足职工的所有福利,尤其表现为住房紧张;何况,由传统的对社会主义的认识和计划经济体制形成的“大企业、小社会”的根深蒂固的观念造成公司法带有一些时代的烙印,例如,提取公益金的强制性规定,在所难免,也本无可厚非。只是应该保持清醒的是,在人类的历史极大迈进、公司理念植入人心的今天,我们需要反思。不再有存在合理性的过渡型的制度不再延续,而具有旺盛生命力的,则应得到立法的确认和实现的张扬。我们不能否认公益金制度曾经发挥的作用,只是今天或者明天,它的价值又如何定位?或者说,它还有存在的基础吗?
二、公益金的提取与投资者权益的冲突
公司是商品经济高度发展的产物,同时也是当今市场经济发达国家普遍采用的企业资本组织形式。公司的迅速发展和壮大,是与其强大的筹资功能分不开的。从法学上看,公司的筹资就是公司在集资过程中恰切的运用了权利义务相对称和有限责任的法学原理。[2]股东之所以向公司投资,是基于自己利益的需要而对公司的预期收益。而公司对股东投资形成的公司资产有经营使用的权利,但同时也承担保值增殖责任,并在有利可分时向股东分配红利。企业资金将越来越多来源于资本市场而不是国家拨款或银行贷款,因此,《公司法》的重要原则,就是保护出资人权益。对投资人来说,公司的净资产收益率和税后利润是体现其投资权益的重要参数,它决定着资本市场的股票交易价格。
按照公司法第177条的规定,公司在分配当年税后利润的顺序是,如上一年有亏损的,先弥补亏损,再提取利润的10%的法定公积金和5~10%的法定公益金。然后,经股东会决议,可以提取任意公积金。剩下的利润才在股东之间分配。这样一来,用于分配给投资者的利润所剩无几,甚至无利可分。不仅使所有者权益和净资产收益率掺入5~10%的水份,而且,投资者如果得不到较满意的收益,对公司将失去信心和积极性,甚至抛售股票,从而必将抑制股份制的活力,甚至断送公司的前程。同时也导致决定公司股票交易价格的市盈率指标不真实。还有,规范的公司法律和会计制度决定职工福利的提取在税前列支,事实上等于免缴所得税,而《公司法》的这一规定却要求公益金在税后利润中提取,事实上增加了缴纳所得税的基数,损害了公司出资人的合法权益。
三、公益金的运用与公司利益的冲突
公司对投资者投资形成的财产以及公司积累的财产享有独立的支配和使用的权利,同时公司以独立的公司财产对债权人承担责任。这既是公司得以独立和发展的一个基本条件,又是公司法人制度的一个基本理念。
强制公司提取法定公益金,不利于公司灵活使用资金应对激烈的市场竞争。公益金提取与公积金提取的一个区别是提取公益金没有最高额限制,而且公益金只能用于集体福利。所以,当公司亏损严重,其公积金(法定公积金、资本公积金、任意公积金)全部已用于弥补亏损,此时仍急需为扩大生产而增加资本,面对可能是巨额的公益金,公司的经营者也不敢冲破法律的,这无疑束缚了公司法人的手脚。公益金所转化的集体福利实践中平均主义的发放,造成的不容忽视的浪费,也与公司的经营规则相悖。
既然我们把股份制作为企业改革和实现公有制的有效模式,就必须按股份制的基本理论运作。在现代公司的法律和会计制度中,劳动者与所有者在财务和产权两方面的利益界定十分清晰,劳动者的收益和福利均通过费用形式摊入公司成本,在税前列支,其中由劳动者享有的职工福利作为负债科目体现为公司对雇员的负债,年初提取,年末摊销。而作为企业主体的所有者,则享有公司的全部税后利润,税后利润是股东权益的重要组成部分,它既包括所有者拿走的权益,如红股和红利,也包括作为公积金的未分权益。显然,现代公司无论从产权制度还是财务分配制度看,都不能在税后利润中提取公益金。
公益金从产权归属上看,是所有者权益的组成部分,但从使用权看,则用于公司职工的集体福利。所以,公益金在实践中的运作,也留下了困惑。已经分配给职工并消耗掉的公益金无疑是职工的福利。但是,待分配的公益金、公益金使用所形成的固定资产(如不属于职工个人的住房)自然应该是公司财产的一部分。在资产负债表上,公益金是计入股东权益栏目的。那么,当公司进入破产清算,未分配的公益金以及未归职工个人所有的福利设施作为破产财产,与公益金的提取初衷相悖。
四、公益金的初衷如何实现?
公司姓资姓社的争论已经得到澄清,公司作为由股东出资的社会化大生产方式的确认,导致公司分配方式的变化在我国已经得到广泛的承认和保障。因此,曾经为人们所倡导的“公益金体现社会主义优越性”的观念已经丧失根基。
其实,职工的福利并非公益金所能够解决。法定公益金制度不利于体现“法人自主经营”的原则,在一定程度上抵销了公司制度内在活力。且它只着眼于职工的眼前利益,而忽视了激励机制将会给企业和职工带来的长远受益的机遇和利益。只有公司发展与壮大,公司的市场竞争实力的增强,职工长远的福利才能够得到解决。而且,现行会计制度上的职工福利基金由公司按照职工工资总额的一定比例提取备用,在会计核算中列入成本费用管理。所以,公司发展带来的职工收入的增长和职工福利基金的运用对职工福利能够起到积极的作用。
五、立法的价值协调—废除该规定
综上所述,公益金制度的设计尽管是立法者不可跨越的历史认识,一定程度上也发挥了它的作用。但是,投资者的利益保护、公司的权益维护和应对市场挑战对法人财产的合理利用,以及加入WTO公司适应国际潮流的需要,公益金制度的历史使命已经完成。在《公司法》修改中,我们必须清醒的认识到这一点,我们不能因认识的的片面和误区给整部法律留下瑕疵。同时,我们必须清醒的认识到,尽管我国没有形式意义上的商法典,但是,单行商事法律对效率的重新认识与追求,负有迫切的历史使命。“我们的晚餐并非来自屠宰商、酿酒师和面包师的恩惠,而是来自他们对自身利益的追求”[3]
注释:
[1]周有苏:《公司法通论》,四川人民出版社,2002,70—73。
关键词:园林;植物;景观特色
一、树木的养护
1.树木的修剪
树木是依赖在叶片上进行光合作用而获取能量的.因此对树木过量的修剪,会削弱整个树势。修剪次数愈多.修剪愈重,对造成树木的伤害也愈重,从而也为大量真菌和细菌提供了侵染通道。因此,应尽可能减少对树木的修剪。常规修剪树冠,无论全部剪去分枝或分枝重截,都会发出较修剪前更为旺盛和密集的枝丛。出于减少遮荫的需要或由于树木根系受损或其他类似原因必须去掉大部分枝时应进行疏剪。这样较通常将树修剪得残缺不全的方法效果要好.并且省工。修剪方法以在嫩枝或分枝基部剪截为宜,因为这个部位营养供应充分,伤口易于愈合,而且不会留下轮痕。
2.修剪整形
修剪整形是通过人工手段对枝条的保留、疏剪或短截,培养出优美、理想的树形,具有更好的艺术性和观赏性,同时还可改善通风透光条件,使树木具有更强的生命力。
3.修剪按苗木的生长与休眠时期,修剪分为生长期修剪和休眠期修剪,前者也叫夏季修剪,后者则称冬季修剪。夏剪在4~l0月,冬剪则在l0月~翌年4月进行。一般落叶树种适宜冬剪,伤流严重的应早剪或伤流过后再剪;常绿树种既适宜冬剪也适宜夏剪。修剪的技法有截、疏、伤、变、除蘖等多种,一般休眠期以截、疏为主,而生长期修剪各种技法均可采用。
4.整形整形结合修剪进行,其形式有自然式整形、人工式整形、自然式与人工混合式整形等。
5.灌水休眠期灌水在秋冬和早春进行,秋末或冬初灌水可提高树木越冬能力,并可防止早春干旱;早春灌水有利于新梢和叶片的生长。并有利于开花坐果。生长期灌水有花前灌水、花后灌水和花芽分化期灌水。就不同季节而言,夏季是树木生长旺盛期,尤其是新植树木、小苗、灌木的树根较浅,抗旱能力较差,树叶蒸发量大,需水多。应勤灌溉。灌水量与树种、品种、砧木以及不同的土质、气候条件、植株大小、生长状况等有关,耐旱树种灌水量要少些,不耐旱树种灌水量要多些。灌水沟应开在树冠投影的垂直线下。不要开得太深以免伤根。沟壁培土要紧实以免伤根及被水冲坏,沟底要平坦。保证灌水均匀。水量足、灌得匀是最基本的要求,若发现漏水现象应及时用土填严。再进行补灌。水渗透后及时封沟中耕,通过中耕、封沟可切断土壤毛细管,防止水分蒸发。夏季可早晚进行灌溉。冬季可于中午前后进行。
二、施肥管理
施肥是通过人工补充养分来提高土壤肥力,可供给树木生长充分的营养,并改良土壤性质,提高土壤温度,改善土壤结构,提高透水、通气和保水性能,有利于树木根系生长。
同时还为土壤微生物的繁殖与活动创造有利条件,促进肥料分解,使土壤盐类成为可吸收状态,有利于树木生长。
1.根据不同的物候期施入不同种类的肥料
早春和秋末是根系的生长盛期,需要吸收更多的磷素,根系才能强大、伸入土壤深层。抽枝发叶期,细胞分裂迅速,叶量增加,树体扩大,此时需要从土壤中吸收大量氮肥,建造细胞和组织。
2.根据不同树种,在不同时期施入不同种类的肥料
早春开花的树木在休眠期施肥,对花芽萌发、花朵开放有重要作用。花后是枝叶生长盛期,应及时施入以氮为主的肥料,促进枝叶形成;在枝叶生长缓慢、花芽形成期,应施以磷为主的肥料。
三、防止建筑工程伤害树木
每当建筑工程完工之后,常常发现附近的树木死亡,这是由于树木生长的环境受到干扰破坏的结果。采取某些措施可以消除这些伤害,特别是对树木根区的伤害。
1.水泥和其他铺装地表处树木的养护
水泥、沥青和其他铺装地表,都可能对树木产生与埋土过深相同的影响。处理办法是取走不透气层,并在树冠范围内铺设厚层沙子,使土壤保持通气、透水。在街道和广场,采取的办法是用铺石或有孔洞和缝隙的石料铺装地面,下面垫一层沙子。
2.对树木根区采取的措施
人行道上往往要在行道树根区附近铺设通信、燃气、电缆和下水道,这些都属于对树木危害很大的工程。原则上应在树木分枝分布范围以外铺设管线,但由于施工过程中树木总会丧失一些根,而且树木根系范围的变化幅度也很大。
四、防治病虫害
在园林植物病虫害治理时,应全面考虑生态平衡、社会安全、防治效果和经济效益,放宽防治指标,将有害生物控制在可容许为害范围之内。必须以搞好植物检疫为前提,养护管理为基础,积极开展生物、物理防治,合理使用化学农药,协调各种防治方法。
1.把好植物检疫关
在调入苗木时,实行严格的植物检疫,发现有害生物则要进行除害处理,严重者予以销毁,防止新的病虫害传入,以免给园林树木带来更大的损失。
2.搞好城市园林植物的种植规划
在考虑城市绿化美化的基础上合理配置植物品种,要注重长远解决病虫害问题。针对本地区发生严重的害虫种类,减少其喜食植物的种植,多规划和栽植抗病虫的或耐性强的植物,减少有害生物的适生寄主。
3.加强养护管理以提高植物的抗逆能力
病虫的发生和危害在相当程度上与植物的生长势相关。对生长势弱的应及时施肥、浇水、松土锄草,提高植物自身的抗病虫能力,并结合秋冬季修剪,除去染病虫枝条。这样不但可以调节植物养分,还可以减少病虫来源,通风透光增强树势,营造不利于病虫害越冬、繁衍、为害的环境条件。
五、结语
总之,如何进一步做好园林绿化养护工作,是目前摆在园林工作者面前的一个重要课题,值得大家去研究和探讨。
参考文献:
[1]马建伟.园林植物生产技术[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2004
【关键词】 铝合金; 网状轮毂; 漏气; 改善
中国大陆地区铝合金轮毂的制造技术是多种多样的,目前主要采用的方式有金属型重力铸造、金属型低压铸造、锻旋三种生产工艺。由于使用金属型重力铸造方式生产铝合金轮毂,铸造投资少、生产周期短而被普遍采用,在铝合金轮毂的制造过程中, 轮毂质量基本上决定于轮毂铸件毛坯的质量,由于铸造毛坯的缺陷引起的铝合金轮毂漏气已成为众多厂商面临的一致难题,根据在南海安驰铝合金车轮有限公司工作过程中的经验,铝合金轮毂漏气,在轮毂报废率中占据了绝大部分,因此,本文重点是讲述金属型重力铸造合金轮毂漏气问题的解决方案,提高铝合金轮毂的合格率,降低生产成本,提高企业的市场竞争力。
一、金属型重力铸造合金轮毂漏气的原因分析及解决方案:
重力铸造铝合金轮毂漏气的原因有很多,但我们认为,主要的原因有以下几点,下面我们就重力铸造铝合金轮毂漏气的原因进行分析,并制定相应的解决方案:
(一)、A356铝液精炼、除气不够彻底,导致待浇注铝液存在氧化夹杂和含气量超标,密度低于2.63g/cm3,导致铸件组织存在缩孔或缩松而漏气。具体可以通过测氢仪抽真空取样来对比。
解决办法:
1、加料要严格按照炉料工艺配比进行,所有炉料要保持清洁干燥,以减少铝液熔炼过程中产生氧化夹渣和含气量。新料与回炉料的比例≥1:1。
2、与铝液接触的工具必须清理干净,经预热后喷上涂料,并烘干涂料至淡黄色使用。这样既可避免腐蚀工具给铝液增铁,也可延长工具寿命。
3、熔化时间尽可能要短,熔化过程加强搅拌,以加快热交换,防止铝液熔池局部过烧,熔化炉气温度要控制在800~1000℃。
4、铝液熔化过程中,炉气、熔炉本身及未清洁、干燥彻底的炉料都会产生大量的氧化夹渣和氢气,要浇铸产品,必须对熔化炉内的铝液进行精炼净化处理。主要精炼方式有炉内单管喷吹式喷粉精炼,利用用纯度位99.999%的氮气或氩气,把精炼剂喷吹到铝液里面,达到精炼的效果,具体方式和原理见下图。
目前国内外采用的精炼剂主要是碳和氧化剂为主的混合溶剂,其主要反应为:
4NaNO3+5C 2Na2CO3+2N2 +3CO2
其原理为精炼过程,氢原子向精炼气泡(氮气、氩气及二氧化碳)表面转移,从溶解状态转为吸附状态;在吸附层中氢原子生成氢分子(氢气),氢分子从吸附表面脱离进入精炼气泡内,精炼气泡浮上铝液表面进入空气中,达到精炼的效果。为了减少铝液的氧化和吸氢,精炼时铝液的温度控制在760±10℃之间,精炼、扒渣后再转入保温炉
5、通过保温炉,对精炼后的铝液进行静止处理,调整铝液化学成分至A356的范围内并把铝液温度控制在740±10℃之间。
6、在保温炉的前炉分为两个区,分别是除气区和取水区,在除气区定期投入铝锶合金进行变质处理,并使用旋转除气法进行除气,利用高速旋转的转子将通入的氮气和氩气打散成小气泡,均匀分布在铝液中,使受到搅动不断聚集长大的浮渣被上浮气泡捕捉,上浮到液面上;铝液中的氢原子也被吸附于氮气或氩气气泡表面形成氢分子,随气泡一起上浮被带离铝液散发到空气中或在液面上烧掉,从而达到提升铝液密度至2.63g/cm3以上,除气温度控制在730±10℃之间,铝液浇注温度控制在705±10℃之间。
旋转除气法
综上所述,为了使浇注铝液达到合格状态,必须严格按照工艺要求执行,对炉料、铝液温度、精炼、除气、变质处理都要严格控制,才能使铝液达到工艺要求,才能减少铸件中产生缩孔或缩松而漏气的风险。
(二)、浇注过程不平稳或模具浇注系统设计不合理,充型浇注过程发生卷气,导致铸件内部产生气孔、氧化夹杂等缺陷。
解决办法:
1、使用过滤网,平稳浇注。在侧模浇口和缓冲包位置放置纤维过滤
网,对铝液进行过滤,浇注过程根据轮型的大小来控制舀水量,浇包
口距浇杯口的高度必须小于80mm。并先快速充满浇注系统,充型时
必须平稳浇注,不能断流,浇口杯始终处于充满状态。当冒口处有
2/3高度的铝水时停止浇注,然后取出过滤网并计时再补缩浇口,浇
注过程要遵守慢、快、慢的节拍进行,。
2、修改侧模的浇注系统结构:
把单浇口改为双浇口,好处有两点,第一,加大了入水口的截面积,是铝液充型过程更平稳,第二,使轮辋充型过程温度分布更加均匀,利于后期凝固过程的补缩。
(三)、模具铸造工艺设计结构不合理,导致铸件凝固过程补缩不顺畅,产生缩孔、缩松等缺陷。
解决办法:
1、调整模具下模冷却系统的冷却顺序和冷却时间,铸造周期设定为250S,分流锥从180S开始,通70S结束;小环风从60S开始,通190S结束;中环风从100S开始,通30S结束;浇口风从10S开始,通240S结束;上模风盒从10S开始,通240S结束.大环风不用。
2、上模增加补缩通道,加大中央冒口通过轮辐到热节缺陷部位的补缩。
二、 生产验证
以南海安驰铝合金车轮有限公司型号1116-15X6.0轮毂为例, 把实际生产中的一套模具按照新的工艺方案进行改进, 改进前后早、中、夜三班生产, 每班生产量为80件, 统计出7天内产品的漏气率对比, 如表1所示。可见, 模具改进后, 轮毂的漏气率大大降低。
[关键词]利率市场化;商业银行;利率风险
1 我国利率市场化改革回顾
利率市场化是指政府或货币当局放松对利率的直接管制,将利率的决定权交给市场,根据各种市场因素主要是资金供求关系,通过一定的定价机制自主地确定资金价格。利率市场化是一个国家金融深化的标志,是提高金融市场化程度的重要一环,它不仅是利率定价机制的深刻转变,而且是金融深化的前提条件和核心内容。利率市场化改革的实践主要基于20世纪70年代初美国经济学家罗纳德I.麦金农和爱德华肖的“金融抑制论”和“金融深化论”。我国利率市场化实质性改革始于1996年。1996年6月1日,银行间同业拆借市场利率开放,拉开了利率市场化改革的序幕。1997年6月人民银行规定,各商业银行可用其持有的国债、中央银行融资券和政策性金融债在银行间进行回购和现券买卖。这标志着银行间债券市场的成立。1998年后逐渐实现了金融债、国债的市场化发行。2000年9月21日,实现外币贷款利率的市场化。同时,金融机构贷款利率浮动区间不断扩大。2005年3月16日,人民银行大幅度降低超额准备金利率,并完全放开金融机构同业存款利率。2007年1月4日,上海银行间同业拆借利率(Shibor)正式上线运行,标志着我国向利率市场化之路迈出了标志性的一步。到2008年4月,包括银行间同业拆借市场、银行间债券市场、贴现、再贴现市场在内的货币市场及外币贷款利率、300万美元(或等值的其他外币)以上外币定期存款利率,已基本实现利率市场化。利率市场化最关键的一步是完全放开金融机构存款利率和贷款利率,把货币资金的定价权交给市场交易主体,这也是当前中国人民银行利率市场化改革的关键任务。
2 我国利率市场化进程中存在的问题
(1)中国利率市场化改革是自上而下推行的,遇到的阻力大、动力不足。中国的市场化改革已经进入了中后期,在改革初期,改革的结果使大部分人都受益,所以改革的动力和决心很大。当前改革进入了攻坚阶段,市场化改革必定会使大部分人收益,而部分人利益受损。因此能够影响政府决策的各种利益集团为了维护自身利益有时会抵制改革,使改革进程受阻。
(2)中国利率市场化改革涉及多个金融领域的改革,因此需要这些改革方案和进程相协调。中国利率市场化改革不是单独的、孤立的改革,而是伴随着对整个金融系统的改革。这些改革包括对金融机构(尤其是银行)的企业管理制度的改革、企业产权制度的改革、货币市场利率形成机制的改革、金融业监管制度的改革、证券市场的改革以及人民币汇率的改革。这些领域的改革相互交叉、相互影响,因此利率市场化改革过程中不能不考虑到其他金融领域的改革进度以及它们之间的相互影响。
(3)中国对银行业实行的是隐性的保险制度,缺乏合理的退出机制。目前中国没有建立存款保险制度,为了保护存款人的利益,政府不允许商业银行倒闭。为了冲销国有银行的不良贷款,政府也多次对银行注资。政府为了维护公众的利益,有义务采取必要的行动来防止金融危机的发生和维护金融系统的稳定。但是政府充当银行的最后担保人,会使银行风险和收益不对称,可能激励银行高风险经营,当由此引发的金融危机爆发时,政府又会成为银行高风险经营行为的最后埋单者。这样的隐性保险制度,不仅会导致银行的道德风险,而且当银行经营不善、流动性不足等问题出现时,政府和银行都会去掩饰这些问题。
(4)尽管中国货币市场快速发展,但是国债(尤其是短期国债)市场和票据市场仍然发展不充分,制约着央行进行公开市场业务来有效地调节利率,执行货币政策。首先,货币市场总体规模较小,市场发展不够均衡。交易规模与欧美发达国家相比还存在着较大差距。其次,货币市场的交易主体较为单一。我国货币市场交易客体品种较少,且除了同业资金拆借之外,其他货币市场工具都规模较小,债券市场中,短期国债的发行量太小。票据市场的主要工具为银行承兑汇票(占95%)。
3 利率市场化改革的建议
(1)要建立统一、开放、高效、有序的金融市场,增强市场利率的联动性。在开放的经济格局中,资金流动规模大、速度快,没有一个统一开放的高效有序的金融市场,有可能产生短期内利率的大起大落,给经济带来危害。为此,首先要继续发展同业拆借市场,使同业拆借利率真正成为反映资金市场供求关系的晴雨表。扩大票据的贴现和再贴现业务,使得再贴现率成为中央银行调控市场资金供求的基准利率。其次要进一步完善资本市场的建设,规范证券市场的动作,推动我国债券一级、二级市场的发展。此外要发展银行债券柜台交易,这样就可以使债券发行和交易都市场化,形成零售与批发、场外与场内有机统一的、分层次的债券市场体系,消除不同市场债券交易价格与收益率的非正常差异,增强市场利率的联动性。再次要进一步降低非银行金融机构进入货币市场的限制,通过交易主体的交叉,增强货币市场和资本市场的沟通与渗透。
(2)加快金融体制改革,提高银行业赢利和风险管理水平,提升银行业的整体竞争力。国内金融业的对外开放和利率市场化进程的加快,使得国内银行业面临着前所未有的生存和竞争压力。这对国内银行业来说,是挑战,也是机遇。只有国内银行勇于接受挑战,积极参与金融市场的竞争,充分利用自己的优势,不断弥补自己的不足,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
(3)加快银行金融产品的创新步伐。银行为满足不同层次客户群体金融理财需求的金融产品创新,是银行争夺客户资源,拓展赢利渠道,提高品牌忠诚度和竞争力的重要手段。