聚变实验堆真空室壳体成型模具设计及实验研究

参考ITER真空室制造规范,在常温下对中国聚变工程实验堆(CFETR)真空室壳体成型进行工艺预研。先根据成型经验公式计算出所研究壳体的成型模具尺寸范围,再利用有限元软件选择3组公式值附近的尺寸模拟了该成型工艺最佳模具尺寸参数,分析出最佳型面尺寸误差在±1.5mm内,并以此指导成型实验。测试了成型实验后工件减薄量、回弹量、变形率等参数,与模拟分析结果吻合度较高,验证了该成型模具设计的合理性。     

未来聚变工程实验堆真空室壳体成型模拟与实验研究

参照ITER真空室成型工艺,对未来聚变堆真空室壳体各分片进行成型数值模拟,探索成型温度、脱模温度对成型工件减薄量、回弹量和残余应力的影响。并通过成型实验对数值模拟结果进行了检验,二者结果一致,所用数值模型可用于后续模具设计。     

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参照ITER真空室成型工艺,对未来聚变堆真空室壳体各分片进行成型数值模拟,探索成型温度、脱模温度对成型工件减薄量、回弹量和残余应力的影响.并通过成型实验对数值模拟结果进行了检验,二者结果一致,所用数值模型可用于后续模具设计.     

聚变实验堆真空室壳体成型残余应力分析

为了了解聚变实验堆真空室壳体表面残余应力的分布以及退火工艺对残余应力的影响,通过模拟分析和实验检测两种方式对不锈钢316LN冷压曲面和热压曲面残余应力进行研究,获得退火前后曲面表面残余应力的大小,得到冷压曲面和热压曲面残余应力的分布以及退火工艺对残余应力分布的影响。研究结果为分析成型工艺提供数据支撑,对中国聚变工程实验堆真空室的研究与制造具有重要意义。     

聚变实验堆真空室壳体成型残余应力分析

为了了解聚变实验堆真空室壳体表面残余应力的分布以及退火工艺对残余应力的影响，通过模拟分析和实验检测两种方式对不锈钢316LN冷压曲面和热压曲面残余应力进行研究，获得退火前后曲面表面残余应力的大小，得到冷压曲面和热压曲面残余应力的分布以及退火工艺对残余应力分布的影响。研究结果为分析成型工艺提供数据支撑，对中国聚变工程实验堆真空室的研究与制造具有重要意义。     

异型模压成型工艺前期试验分析

在2003年带有盲孔及内球面的φ60异型JBO-9013炸药件工艺试验的基础上，今年开展了JBO-9013传爆药球的模压成型工艺试验。拟通过该试验研究一次成型药球在局部尺寸上的涨大量，为新模具的设计提供数据支持；并拟通过该试验掌握一次成型钢模压制关键技术，初步确定JBO-9013传爆药球一次成型工艺参数。通过前期的成型药量试验，我们取得了一定的进展。     

等温等效替代热压印法成型 超薄导光板的工艺分析

针对超薄导光板微结构模具难加工的问题,结合等温热压印法,提出了一种新型的"等效替代"压印工艺,即通过控制成型工艺参数来降低微结构复制高度,实现了在基片上成型出小于模具微结构尺寸的等效结构,突破了热压印过程中模具微结构完全等大复制的思想禁锢,降低了微结构模具加工难度,从而革新了高质量超薄导光板的成型工艺。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基片,设计具体实验,加工0.25 mm厚的导光板,验证这一方法的可行性。实验结果表明,这种新型的"等效替代"压印工艺不仅可以降低模具的制造难度和加工成本,而且可以大大改善超薄导光板的性能,与等温热压印工艺相比均匀度提高了23%,整个成型时间缩短到了20 s。     

CAE在塑料光学零件注射成型中的应用

目前光学塑料非球面零件在各种光电仪器中的应用越来越普遍。针对在注射成型光学塑料零件时对质量的特殊要求,本文介绍了利用注射成型ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ,通过对塑料填充过程、保压过程和冷却过程的模拟分析,对在成型中各工艺参数和模具结构影响光学塑料零件的残余应力和收缩率等最终质量问题进行了研究。从工艺参数的选取和模具结构设计等方面,提出了如何改善成型光学塑料零件质量的措施,给出了模具面形成型前补偿的方法。通过采用最大实体原则,利用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析结果进行模具面形补偿最优化计算。     

一种利用数值模拟的模具优化设计方法

回弹计算是为了修正模具尺寸提供依据，一般采用回弹补偿算法，早期的模具回弹补偿方案主要以解析解和经验公式为基础，仅适用于简单零件的模具设计，对于复杂零件，则必须借助于有限元数值模拟技术进行回弹分析和补偿计算。本文提出一种优化方法，以设计成型曲面为目标，根据有限元冲压回弹计算结果，不断修正模具尺寸，使最终成型曲面满足设计目标。     

不锈钢管道低温溅射镀TiN薄膜技术

 设计了一套适用于加速器细长管道真空室的低温溅射镀TiN薄膜装置。利用该装置，对86 mm×2 000 mm的不锈钢管道真空室进行溅射镀TiN膜实验，并对镀膜实验结果进行分析，得到了适用于加速器管道真空室内壁溅射镀TiN膜的表面处理参数。样品测试结果表明：在压强为80～90 Pa、基体温度为160~180 ℃的镀膜参数下，不锈钢管道内壁获得的TiN薄膜最佳，薄膜沉积速率为0.145 nm/s。镀膜后真空室的二次电子产额明显降低。     

双环透镜聚焦平行光产生局域空心光束

提出并展示了产生单个可调局域空心光束的一种新型元件。该元件由光罩与平凸透镜组成,结构简单,易于生产。该元件可调制平行光产生参数固定的局域空心光束,通过更换光罩可在较大范围内实现局域空心光束的尺寸调谐。从应用光学角度分析了新型元件的成像原理,推出了产生局域空心光束的参数公式。依据衍射积分理论推导出了元件后方的光场分布公式并用Matlab进行数值模拟,使用He-Ne激光作为光源,实验拍摄了局域空心光束的截面光强分布,实验结果与仿真模拟基本吻合。     

工艺参数对PC光学制品残余应力的影响

先通过光弹实验测量残余应力的分布形态,然后通过应力—光学定律计算出相应的残余应力值,最后把该数值做了数值模拟分析。研究表明:对于同一工艺参数,残余应力的数值从浇口附近至流动末端逐渐减小;对于不同工艺参数,对残余应力的影响程度从大到小的顺序为熔体温度、模具温度、注射压力、冷却时间。     

约束面投影成型室基底微观特征对透光性的影响

为了探明约束成型室基底微观孔隙特征对固化光源传播特性的影响规律,从而对光固化成型精度进行分析和预测,采用时域有限差分软件对成型室约束基底引入微孔特征条件下的透光性及在固化区光能量分布特性进行了数值模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证.结果表明,约束基底引入微孔的形状、尺寸以及周期等微观几何特征影响基底的透光性及其透过基底在成型区的光强分布;相对于基底微孔形状,其尺寸和周期的影响更显著,减小微孔尺寸和周期有利于透光性以及光强在成型区分布的均匀性;微孔直径小于半波长、微孔边缘间距与微孔直径的比值小于1∶1时可以显著减小微孔的负面影响;微孔直径远大于半波长时,基底上的微孔将在成型零件表面形成不期望的附加特征,从而影响成型精度.研究结果可以为基底制备提供工艺改进的方向和理论依据.     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

型芯、模具及其制造和注射成型工艺(Ⅲ)

基于我国光学塑料元件成型技术落后于技术发达国家的情况,同时考虑到塑料非球面透镜又是我国目前注射成型的难关,并可望在型芯、模具及其制造和注射成型工艺上有所突破,而塑料非球面透镜又主要采用的是模具及注射工艺,所以本刊编辑部将从１９９８年第４期开始不定期的报道国外塑料模具型芯、模具及其制造、注射成型工艺等方面的有关信息,以此能对我国从事光学塑料元件制造的工程技术人员有所帮助。不定期报道的主要内容有：塑料模具设计要点;模具涂层;流态分析;模具制造的改进;注射成型;注射成型机;成型工艺参数;熔流及工艺性;如何减少成型元件的内应力;材料的选择;注射故障的排除等等。     

一体式多爆炸成型弹丸的成型及侵彻性能

为了提高一体式多爆炸成型弹丸(MEFP)的成型效果及侵彻能力,通过数值模拟分析了药型罩形状及壁厚、壳体厚度、起爆方式、破片支架对其成型及速度的影响,在此基础上给出了一种一体式MEFP战斗部,通过实验验证了该一体式MEFP战斗部结构的成型、散布特征及侵彻性能。结果表明:该战斗部可形成17枚聚能杆式弹丸(JPC),且单个JPC形状、飞行方向稳定,飞散角为14.5°,与实验结果14.8°吻合良好;该MEFP战斗部可对12mm厚的603装甲钢靶板造成有效毁伤。     

自由曲面光学透镜注射成型误差因素研究

自由曲面光学透镜注射成型误差对其光学性能将产生直接影响。注射成型过程中，注射工艺参数组合的优劣，直接影响成型误差的大小。为了获得高精密度的光学元件，就热塑性塑料的注射温度、模具温度、注射压力、保压压力及保压时间等主要工艺参数，对注射成型误差的影响进行综合研究,并且进行了实验验证。研究结果表明：适当提高注射温度与模具温度，同时采用高压注射、高压保压以及快速保压工艺，可显著降低注塑工件的体积收缩率，显著提高面形精密度，其光学表面面形误差小于0.1μm。可为注射工艺设计提供合理的依据。     

型芯、模具及其制造和注射成型工艺(Ⅰ)

基于我国光学塑料元件成型技术落后于技术发达国家的情况，同时考虑到塑料非球面透镜又是我国目前注射成型的难关，并可望在型芯、模具及其制造和注射成型工艺上有所突破，而塑料非球面透镜又主要采用的是模具及注射工艺，所以本刊编辑部将从１９９８年第４期开始不定期的报道国外塑料模具型芯、模具及其制造、注射成型工艺等方面的有关信息，以此能对我国从事光学塑料元件制造的工程技术人员有所帮助。不定期报道的主要内容有：塑料模具设计要点；模具涂层；流态分析；模具制造的改进；注射成型；注射成型机；成型工艺参数；熔流及工艺性；如何减少成型元件的内应力；材料的选择；注射故障的排除等等。     

型芯、模具及其制造和注射成型工艺(Ⅱ)

基于我国光学塑料元件成型技术落后于技术发达国家的情况，同时考虑到塑料非球面透镜又是我国目前注射成型的难关，并可望在型芯、模具及其制造和注射成型工艺上有所突破，而塑料非球面透镜又主要采用的是模具及注射工艺，所以本刊编辑部将从１９９８年第４期开始不定期的报道国外塑料模具型芯、模具及其制造、注射成型工艺等方面的有关信息，以此能对我国从事光学塑料元件制造的工程技术人员有所帮助。不定期报道的主要内容有：塑料模具设计要点；模具涂层；流态分析；模具制造的改进；注射成型；注射成型机；成型工艺参数；熔流及工艺性；如何减少成型元件的内应力；材料的选择；注射故障的排除等等。     

等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析

利用ANSYS有限元程序分析计算了等离子体线性大破裂时HL-2M真空室上的感应电流及电磁力,并对真空室进行了结构应力分析。结果表明,真空室上主要产生环向感应电流和径向电磁力,且主要集中在真空室壳体的柱状段;在破裂产生的电磁力及其他机械载荷的作用下,真空室的结构设计能较好地满足强度和刚度要求。