超声辅助等离子体中微细电火花加工技术研究

冷等离子体射流中微细电火花加工在一定程度上获得了比纯气体介质中更好的加工性能。然而由于放电脉冲能量小,造成放电间隙小,使得电蚀产物排出困难,短路、拉弧等不正常放电现象仍然频繁发生,严重影响了加工的质量和稳定性。为此,提出在工件上施加超声振动的方法以改善冷等离子体射流中微细电火花加工过程的稳定性,并探究其加工特性。针对电火花加工的击穿距离、材料去除率、表面粗糙度以及工具电极相对损耗率等工艺指标,进行了工艺试验。试验结果表明:工件施加超声振动以后,熔融的电蚀产物更容易从工件表面剥离;当以冷等离子体和压缩空气混合射流为加工介质时,超声辅助等离子体中微细电火花加工性能得以明显改善,材料去除率提高13%,表面粗糙度降低19%,电极相对损耗率降低13%。     

点焊接头超声C扫描图像分析及焊核直径测量

采用超声波扫描显微镜获取了点焊接头C扫描图像,分析点焊接头C扫描图像灰度值的分布特征,提出了一种对焊核边缘、焊核直径进行快速检测分析的方法;对不同焊接工艺参数下的不锈钢点焊接头进行表面检测,对比分析基于C扫描图像的焊点检测结果与实际测量值。结果表明,通过这种测量方法不但可以快速得到焊核边缘及焊核尺寸,而且避免了人为因素的影响;与实际测量结果相对比,两者之间相差较小,证实了该检测方法的可行性。     

Experimental study on rotary ultrasonic vibration assisted drilling rock

Traditional rotary ultrasonic vibration drilling rock (f_z < 2A) is an effective drilling rock method, but its feed rate is limited by the ultrasonic vibration amplitude, resulting in lower drilling efficiency. In this paper, based on the requirements of drilling efficiency in the asteroid sampling mission, the process method of rotary ultrasonic vibration assisted drilling rock (f_z > 2A) was proposed. The mechanism of ultrasonic vibration assisted drilling rock was analyzed, and the propagation of ultrasonic energy in the process of ultrasonic vibration assisted drilling rock was analyzed. Using the small diameter cemented carbide triangular bit as the drilling tool, the comparative test of ultrasonic vibration assisted drilling and traditional drilling of sandstone, marble, and basalt was carried out. The experimental results showed that there was a specific feed rate range for each type of rock, so that the weight on bit required for ultrasonic vibration assisted drilling was less than that of traditional drilling. With the increase of firmness coefficient of sandstone, marble, and basalt, the ratio of weight on bit to feed rate was increased, and the effective feed rate range of ultrasonic vibration assisted drilling was reduced. The ultrasonic vibration assisted drilling rock (f_z > 2A) was one of the alternative methods for drilling rock on the asteroid surface.     

飞行器管路异质界面损伤超声导波传播机理仿真分析

超声导波具有在传播路径上能量衰减小,传播距离远,可以实现大范围、全方位管路监测的优点,在航天飞行器管路监测领域具有巨大的潜在应用价值。建立了飞行器管路损伤和典型管路异质界面(焊缝、充气/充液管路)模型,研究了超声导波在管路损伤和典型异质界面耦合中传播机理,为飞行器管路损伤提取和定量评估提供了有效的分析手段。     

超声波辐照对聚合物及其复合材料性能的影响

综述了超声辐照对聚合物及其复合材料在超细添加材料分散、力学性能、理化性能以及组织结构等方面的影响规律及其相应的作用机理,提出了超声波辐照工艺与其他工艺复合等的发展趋势和应用前景。     

过盈配合应力分布超声测量与连接力预测

为了实现过盈配合应力分布的测量和连接力预测,以超声波脉冲反射法原理为基础,建立了超声测量系统及标定装置。首先,利用标定装置对反射系数的影响因素进行了分析。然后,用所搭建的超声测量系统测量了3种过盈量(6μm,12μm和18μm)的应力分布,并根据测量结果实现了连接力的预测。最后,通过压出实验对预测结果进行了验证。研究表明,耦合剂、粗糙度的大小和纹理方向及覆型边界是影响测量精度的关键因素。本文建立的覆型边界误差分析模型可以实现测量误差的预测及补偿。应力分布测量结果能够有效反应配合面间的接触状态及缺陷,连接力的相对误差小于16%。因此,本文所建立的分析方法和测量系统可以实现应力分布的准确测量与连接力的可靠预测,并为过盈组件配合质量与连接力的可靠评估提供了技术支撑。此外,本文的研究方法具有普遍的适用性,对实现不同接触面间应力的测量具有一定的指导意义。     

Successes and challenges in non-destructive testing of aircraft composite structures

Composite materials are increasingly used in the aerospace industry. To fully realise the weight saving potential along with superior mechanical properties that composites offer in safety critical applications, reliable Non-Destructive Testing (NDT) methods are required to prevent catastrophic failures. This paper will review the state of the art in the field and point to highlight the success and challenges that different NDT methods are faced to evaluate the integrity of critical aerospace composites. The focus will be on advanced certificated NDT methods for damage detection and characterization in composite laminates for use in the aircraft primary and secondary structures.     

CFRP夹层结构超声特征成像检测

采用便携式超声特征成像检测系统全波列采集检测信号,通过对缺陷特征信号的提取和重构,实现自动识别,可适用于曲面等不规则面的检测,定量精度达到0.1 mm。实验结果表明低频窄带超声换能器能够减小铜网对声波的衰减和畸变,超声特征成像层析成像方法可以对表面铜网结构CFRP泡沫夹层中分层、冲击和脱粘缺陷进行识别并精确定位和定量。检测方法快捷准确、重复性好、可靠性高。     

基于 SAM 的不锈钢点焊接头无损检测

运用超声波扫描显微镜(SAM)对1 mm厚SUS304不锈钢薄板点焊接头进行无损检测,分析不同焊接工艺条件下的C扫描图像,并对C扫描图像各特征区域的A扫描信号进行采集、分析,研究两者间的对应关系,通过超声波C扫描成像法对焊核直径进行测量。结果表明:超声波扫描显微镜可以检测不锈钢点焊接头缺陷,并通过C扫描图像区分缺陷类型;在电极压力为0.15 MPa、焊接电流大于8 k A时,C扫描图像可以清楚的反映飞溅、过烧等缺陷;C扫描图像各特征区域表现出不同的A扫描信号特征;基于超声波C扫描测量的焊核直径为4.39~5.25 mm。     

厚壁碳/酚醛复合材料热压罐固化工艺优化

厚壁碳/酚醛复合材料在固化过程中容易产生较大的温度梯度,造成固化不均匀。为了解此类产品在固化过程中内部的温度变化和分布,通过在产品内部预埋热电偶的方式,开展了温度监测实验。同时采用DSC及凝胶实验对树脂的固化特性进行了分析。结果表明:在初期阶段的升温过程中,产品内部温度远低于罐体内的温度;酚醛树脂随着温度的升高,流动性能变好,在95~100℃时开始凝胶,出现聚合放热现象。依据以上实验结果对固化工艺进行了优化,主要包括延长各温度点的保温时间、延缓初期的升温速率、调整加全压的时机、增加树脂凝胶温度点的保温段。最后对优化后的固化工艺进行了验证,结果表明优化后的固化工艺合理,产品经超声波检测,内部缺陷大大减少,质量均一性得到了有效提高。