超声研磨抛光机

最近国外生产出各种规格型号的超声研磨抛光机.主要用于注塑模、压铸模和冲压模等模具表面的研磨处理和镜面抛光.特别是去除电火花加工所形成的硬化层,研磨模具上的肋、缝、锥形孔和其它各种形状孔的表面,很简易而快捷. 对非铁磁材料和超硬金属都能有效地将粗糙表面研磨成镜面.手持工具重轻、省力省时,即使长时间工     

基于激光超声的微裂纹检测技术的研究

在固体中利用激光产生超声波 ,可作为超声测量和材料无损检测的一种新方法。介绍了激光超声表面波的产生机理、微裂纹的检测方法及其应用。采用Nd∶YAG脉冲激光器、扩束与聚焦透镜组、PZT探头、数据分析仪等器件设计并构建了一套基于接触式检测方法的激光超声微裂纹检测实验系统。通过对大量实验数据进行处理 ,得出了相应的各种关系曲线 ,说明了线光源产生的超声表面波非常适用于材料表面微裂纹的检测     

表面状态对强流脉冲电子束辐照诱发金属表面熔坑的影响

 为了考察材料晶体学特性对表面熔坑形成机制的影响,利用强流脉冲电子束（HCPEB）对喷丸前、后的304奥氏体不锈钢进行表面辐照处理,对HCPEB诱发的表面熔坑形貌进行了详细的表征。实验结果表明,HCPEB辐照后样品表面形成了大量的火山状熔坑,熔坑数密度和熔坑尺寸随电子束能量的增加而减小,材料表面的杂质或夹杂物容易成为熔坑的核心,并在熔坑形成的喷发过程中被清除,起到净化表面的作用。此外,喷丸前、后样品表面熔坑数密度遵循相似的分布规律,喷丸处理使熔坑数密度显著增大,表明材料的晶体学特性对表面熔坑形成有重要的影响,晶界、位错等结构缺陷是熔坑形核的择优位置。     

微织构超声振动铣削系统的研究

为了在金属切削过程中在7075铝合金表面形成稳定的微织构以提高其服役性能，提出一种微织构超声铣削加工工艺。为此，该文 首先基于运动合成原理获得了刀尖的运动轨迹特征和工件表面的织构形貌特征。然后，基于等效电路原理和传输矩阵法建立了超声铣削系统的频率方程，并应用牛顿迭代法获得了准确的数值解，通过ANSYS软件对建立的超声振动系统分别进行模态分析和谐响应分析，获得了具有微织构特征的纵扭复合超声铣削系统。最后，对加工制造出的微织构纵扭复合超声铣削系统进行振动测试、切削力测试和加工测试，结果表明：工件表面形成的“鱼鳞网纹”微观织构能够改变其润湿性能。     

基于超声微振动的风力机叶片除冰研究

风力机在寒冷潮湿地区工作时,叶片表面会产生积冰,降低叶片气动性能。为减少或去除积冰,提高风力机发电效率,本文开展了风力机叶片超声微振动除冰研究。设计了前缘为中空结构的翼型叶片,仿真计算了除冰振型,制作了叶片样件,测量了样件的固有频率。搭建了冰风洞试验系统和超声驱动系统,研制了一款翼型叶片冰层切向黏结力测量装置,开展了叶片超声微振动结冰时除冰和结冰后除冰研究,测量并计算了叶片表面结冰量和冰层黏结剪应力。研究结果表明,当结冰环境温度较高时,叶片结冰时超声微振动可以降低结冰量,具有除冰作用。在结冰后除冰中,可以显著降低冰层黏结强度。激振频率为21.2 kHz时,黏结强度最低,约为0.084 MPa。本研究为深入开展风力机叶片超声除冰技术奠定了基础。     

螺旋锥齿轮超声研磨的试验研究

介绍了螺旋锥齿轮超声研磨加工的方法,利用声学和超声空化的相关理论分析了超声研齿的材料去除方式,在齿面接触区具有旋转超声加工的特点,在非接触区,超声空化对齿面产生空蚀或者直接激励磨粒撞击和滑擦齿面,引起材料的去除。进行了超声研齿和普通研齿的对比试验,结果表明超声研齿的材料去除率可达到普通研磨的3倍,齿面粗糙度低至Ra0.2μm,水平截距c1.2μm。齿面研磨后的SEM照片证实,齿面质量明显提高。     

碳纳米管/金刚石复合材料的场发射特性

采用微波烧结方法制备了碳纳米管/金刚石复合材料。将碳纳米管和纳米金刚石粉末混合后研磨压片,然后在微波等离子气相沉积系统中采用微波烧结。利用扫描电镜对复合材料的表面形貌和微观结构进行了分析,结果显示碳纳米管比较均匀地分散于复合材料中,并在表面形成了发射微尖。利用二极管结构在动态真空室中对复合材料的场发射特性进行了研究,复合材料有较好的场发射特性,电流密度接近15mA/cm2。     

超声检测中的结构噪声

结构噪声是超声脉冲在介质结构上激发产生的一种特殊噪声，它严重妨碍超声检测，是超声检测的基本限制因素之一；但也可被利用进行某些检测。本文综述了有关结构噪声的基本研究，抑制或降低结构噪声的方法，以及在结构噪声背景下进行超声检测和利用结构噪声进行超声检测的有关工作。     

非线性电磁超声对铝合金拉伸变形评价研究

非线性系数是描述材料中微纳尺度损伤的特征参量,非线性系数常通过接触式压电超声进行检测,但耦合剂引起的非线性一般是未知的,针对这一问题,提出了一种非接触式电磁超声非线性纵波检测方法。该方法基于洛伦兹力机理在试件表面产生的振动弹性波,利用不同拉伸载荷下所制备的损伤试件,分别利用压电超声、电磁超声进行非线性超声系数测量。实验结果表明:利用两种非线性超声检测的相对非线性系数与铝合金的拉伸形变呈单调关系,同时也论证了电磁超声纵波基于非线性理论对塑性变形评估的可行性。      

玻璃质光学元件表面微裂纹的研究

研究了影响玻璃质光学元件表面质量的主要因素,认为表面微裂纹是表面强度改变的主要原因。用机械磨削初成形工艺方法分析研究了表面微裂纹产生的原因;通过裂纹尖端应力集中及Griffith能量平衡理论,分析了裂纹扩展方式;结合表面结构缺陷理论及研磨处理表面微缺陷工艺,阐述了HF腐蚀法对微裂纹的去除机理及效果;最后,综述了通过生产工艺提高玻璃强度的方法,重点讨论了离子交换法,镀膜法和HF腐蚀法等表面处理技术,指出使用HF腐蚀法去除表面微裂纹更适用于玻璃质光学元件的表面加工。     

类声子晶体结构对超声塑料焊接工具横向振动的抑制

利用声子晶体的带隙理论以及耦合振动理论对大尺寸矩形超声塑料焊接工具的耦合振动进行了研究.在实际工程应用中,大尺寸工具的横向振动将严重导致工具头辐射面位移不均匀,影响系统的焊接质量及工作效率.为提高其工作效率,改善工具头辐射面位移的均匀程度,利用类声子晶体结构对大尺寸超声塑料焊接工具的横向振动进行抑制,分析并得出了类声子晶体结构的横向振动带隙,同时分析了工具头横向振动未抑制与抑制后其辐射面位移的大小与均匀程度.研究表明,通过合理设计类声子晶体的结构及尺寸,可以有效抑制超声塑料焊接工具的横向振动.不但改善了焊接工具辐射面纵向振动位移的均匀程度,而且提高了焊接工具的纵向振动位移幅度.     

阵列式压电振子超声复合喷丸强化*

为了进一步改善超声喷丸强化质量,提升工件表面残余应力和显微硬度的均匀性,对压电振子阵列型超声喷丸强化加工系统进行了改进,提出了在强化加工过程中辅助工件往复运动的方法。对改进后的压电振子阵列型超声喷丸强化加工原理进行了阐述,分析了激振片的振动特性并进行了结构尺寸优化,应用Abaqus对工件往复运动下超声喷丸强化过程进行了仿真研究,分析了在不同的工件往复运动频率下,工件表面残余应力分布情况。实验测试了在不同喷丸强化时间及工件往复运动频率下超声喷丸强化加工质量,探究了喷丸时间和工件往复运动频率对工件表面显微硬度的影响。结果表明：在压电振子阵列型超声喷丸强化过程中辅助工件往返运动,可以有效提高工件表面残余应力和显微硬度分布的均匀性,工件表面强化质量得到提升。     

模式转换型超声塑焊振动系统的设计

基于弯曲振动理论和耦合振动理论,设计了一种新型大尺寸筒形超声塑焊振动系统。该振动系统由纵向振动换能器及变幅杆、弯曲振动金属圆盘和耦合振动圆筒四部分组成。换能器和变幅杆的纵向振动驱动圆盘的二次弯曲模式振动,圆盘的二次弯曲模式振动激励圆筒的纵向模式振动,实现了工具头在较高频率下谐振。实验结果表明,振动系统的测试频率与计算频率比较符合,在大信号下测试的纵-弯-纵振动模式转换效果很好。研究结果为高频大尺寸超声焊接系统的设计提供了思路。      

基于多元高斯声束模型的圆柱体超声检测声场仿真

为了提高圆柱体缺陷检测的准确性,需了解其超声声场分布。针对圆柱体实际检测的要求,本文采用超声水浸检测法。通过多元高斯声束模型分别模拟了实心圆柱体及空心圆柱体中的辐射声场,计算仿真了垂直入射与倾斜入射至圆柱体时的声场,实现了检测声场的可视化。通过计算得出仿真结构与实际理论相符,表明本论文的方法能够应用在圆柱体结构超声声场仿真中。     

Finite element model updating of a rod-type ultrasonicmotor based on response surface method

The conventional finite element model(FEM) of a rod-type ultrasonic motor is usually simplified by means of continuous composite structure. Because the actual contact characteristics between the parts of the ultrasonic motor is ignored, there is bigger error between the calculated values and experimental results. Aiming at solving problem, a new modeling method of a rod-type ultrasonic motor is presented to obtain a high-accuracy FEM. The bolt pretension and the normal contact stiffness and friction coefficient of the contact surface of ultrasonic motor are all considered in this method, and the significant parameters of working mode of the motor are selected by the response surface method, and the goal of calculating the structural response rapidly is realized by building the response surface model to replace the FEM. The result of finite element model updating shows that the average error of modal frequencies of updated model drops to 0.21% from 1.20%. The accuracy of FEM is obviously improved, which indicates that the FEM updating based on response surface method is of great application value on the design for a rod-type ultrasonic motor.     

On the use of laser-ultrasonics technique to excite selectively cylinder acoustic resonances

Acoustic propagation in the transverse plane of a cylinder is considered in this paper. The acoustic source is a line along the axis z of the cylinder coordinates, obtained by focusing the beam of a pulsed laser on the surface of the cylinder. Point detection is performed with a laser interferometer. By adequately combining elementary signals measured for a large number of relative source-receiver positions, a signal is synthesized containing the basic acoustic resonances of the cylinder. Various elementary signal combinations allow us to select the observed acoustic modes related to Whispering Gallery modes and to Rayleigh surface waves. The changes in the signal spectrum are discussed. These acoustic modes are experimentally selected and observed at ultrasonic frequencies for the first time.     

Load characteristics of high power sandwich piezoelectric ultrasonic transducers

Based on the equivalent circuit theory, the load characteristics of high power piezoelectric ultrasonic sandwich transducers are studied. Two types of loads are studied. One is liquid load as in ultrasonic cleaning, and the other is solid load as in ultrasonic drilling and machining. The effect of load and structure of the transducer on the resonance frequency of the transducer is analyzed. It is shown that the effect of load on the resonance frequency of sandwich transducers with different structures is different. For liquid load as in ultrasonic cleaning, the effect of the load on the resonance frequency of the sandwich transducer with symmetrical structure is the largest. It is the smallest for the transducer with its displacement node in the back metal cylinder. For solid load as in ultrasonic drilling and machining, the effect of the load on the resonance frequency of the sandwich transducer with its displacement node in the front metal cylinder is the largest. It is also the smallest for the transducer with its displacement node in the back metal cylinder. On the other hand, for some applications, such as ultrasonic drilling, when the lateral dimension of the tool is much less than that of the transducer, its effect on the resonance frequency of the transducer is small. The conclusions are useful in designing vibrating systems for different ultrasonic applications.     

Flow characteristics around a square cylinder with changing chamfer dimensions

Abstract  

It is known that for a square cylinder subjected to uniform flow, the drag force changes with the angle of attack. To clarify the flow characteristics around a square cylinder with corner cutoffs, we measured the drag coefficient and the Strouhal number for changing chamfer dimensions. We analyzed the flow around a square cylinder with corner cutoffs by applying the RNG k–ε turbulent model, and investigated the surface flow pattern using visualization by means of the oil film and mist flow method. From these results, we obtained the surface flow patterns by the oil film method and numerical analysis. The numerical results agreed well with the experimental values. The drag coefficient of the square cylinder with corner cutoffs decreased suddenly at an angle of attack of about α = 0°– 10° when compared with the drag coefficient for a square cylinder. The minimum value of the drag coefficient for the square cylinder with corner cutoffs decreased by about 30% compared with that for the square cylinder. The drag coefficient of the square cylinder with 10% corner cutoffs was found to be smallest, since the wake area of this square cylinder was smaller compared with that of the other square cylinder.     

光学镜片平面行星式研磨加工关键技术研究

在平面行星式研磨加工过程中,研磨盘磨损的均匀性与光学镜片的研磨质量有密切关系。通过对光学镜片在平面行星式研磨加工过程中的运动规律进行分析,建立了差动轮系条件下工件运动的轨迹和速度计算模型,开发了Matlab仿真程序。结合生产实际,对行星轮系条件下工件运动的轨迹和速度进行了仿真,确定了研磨机速比对研磨盘磨损均匀性的影响规律:当速比I1-1.5时,镜片的运动轨迹在较短时间内遍布研磨盘各处,研磨盘得到均匀磨损,加工质量和加工效率较高。基于仿真结果,通过优化工艺参数,获得了厚度一致性小于0.002 mm,平行度小于0.002 mm的高质量光学镜片。