基于空洞分层注意力胶囊网络的X射线焊缝缺陷识别方法

由于X射线焊缝图像的复杂多样性,使得很多传统基于X射线焊缝缺陷检测方法的准确性不高,泛化能力较差。提出一种基于空洞分层注意力胶囊网络(DHACNet)的X射线焊缝缺陷识别方法。DHACNet由卷积模块、空洞分层注意力和胶囊网络(CapsNet)组成。卷积模块用来提取图像的卷积特征,空洞分层注意力用来提取多尺度显著性特征,CapsNet利用胶囊层和动态路由算法替代卷积神经网络(CNN)中的池化操作和全连接操作。DHACNet具有强大多尺度特征提取能力,能够克服CNN只关注图像局部特征和池化操作导致图像部分信息丢失等不足。在构建的X射线焊缝缺陷图像集上进行识别试验,识别准确率为96%以上,与传统方法进行比较,结果表明,该方法有效可行,能够为X射线焊缝缺陷识别系统提供技术支持。

补片形式对蒙皮复合材料孔边裂纹修复效果的影响

针对蒙皮复合材料孔边裂纹,提出了共固化补片修复和预固化补片修复两种修复方式,并设计了与之适配的修复方案,研究了修复方式对试样抗拉强度恢复效果的影响,阐明了完好试样和各类修复试样的断裂失效机制。结果表明:相同补片尺寸下,预固化补片修复试样的强度恢复率均高于共固化补片修复试样,预固化补片修复试样强度恢复率最高为81.9%,且试样断口平齐,补片与复合材料层压板之间的断裂机制为纤维纵向拉断;共固化补片修复试样强度恢复率最高为78.6%,主要断裂机制为复合材料层压板分层。证明了相比于共固化补片修复,预固化补片修复试样能够恢复更高的抗拉强度,为蒙皮复合材料修复提供了具体的工艺方案和理论基础。

热处理对2195铝锂合金微观组织与力学性能的影响

对T8态2195铝锂合金板材实施不同条件下的固溶处理(430、 450、 470、 490和510℃)以及时效处理(18、 24和36 h),通过室温拉伸试验对固溶和时效处理后合金的抗拉强度与伸长率进行测量,采用SEM、 XRD、 EBSD和TEM对拉伸断口及微观组织进行观察。结果表明:固溶处理后的应力-应变曲线存在锯齿流变现象,但时效处理后消失,推测其产生的原因是波特文-勒夏特利埃效应。固溶处理可以有效提升合金的塑性,而时效处理则提高了合金的强度。进一步分析固溶与时效过程中的微观组织变化发现, β′相不参与固溶与时效析出,时效处理后强度的增加源于θ′相和δ′相析出产生的沉淀强化及弥散强化作用。

残余应力超声检测在铝合金锻环机械加工中的应用

使用超声波法对Φ2 m级2A14-T651铝合金锻环残余应力进行了检测研究,包含4个高度(40 mm、300mm、500mm、600mm)的内/外圈共8组测量圈,每组测量圈包含以10°为周期均布在测圈上的36个测点。检测结果表明,内外表面各测量圈上的残余应力均呈现出以(40±10)°为周期的密集拉-压应力交替分布。此外,还介绍了残余应力超声检测技术在大型锻环机械加工生产中的应用策略与效果。

AlN/Cu钎焊接头残余应力的数值模拟研究

氮化铝(AlN)陶瓷可用于高压大功率绝缘栅双极型功率管(IGBT)的封装,并以表面覆铜(Cu)的方式实现散热功能。但AlN和Cu存在巨大的物性差异,易在连接中残留较大的残余应力。针对AlN/Cu钎焊接头的残余应力进行有限元数值模拟研究,探究压力载荷、冷却速度以及钎料厚度对接头残余应力的影响规律。结果表明,在所研究的范围内,AlN/Cu钎焊接头中最大轴向应力均出现在AlN陶瓷棱边靠近钎料金属层处,最大剪切应力则出现在靠近外侧边的AlN陶瓷与钎料金属层界面处。压力载荷降低、冷却速度加快和钎料层厚度增加均会增大最大轴向应力和剪切应力,但应力分布较为一致。本研究可为大功率IGBT覆Cu AlN陶瓷基板的高可靠性封装提供理论指导。

金属U-E密封结构重复使用性能数值分析

液体火箭发动机金属密封结构工作在严苛的力热耦合环境中,其循环应力-应变行为和棘轮应变累积效应会显著影响密封环的回弹能力和疲劳寿命。基于统一黏塑性理论对其循环使用过程进行数值研究,采用Chaboche非线性随动硬化和饱和型各向同性硬化模型共同描述密封环基体材料的循环力学行为,分析了密封环经历8次循环使用过程中主副密封唇宏观接触合力的演化规律和局部塑性应变累积部位的损伤进程。结果表明:副密封经历循环力热载荷作用后,由于叠加了显著的棘轮应变,残余塑性应变和累积塑性应变远高于主密封,导致其回弹能力衰减快于主密封且疲劳寿命短于主密封,在重复使用过程中不能发挥冗余设计作用。此外,提高的介质压力和预紧力不足均会导致塑性应变的加速累积,进而影响密封环的循环压缩回弹性能和疲劳寿命,应在装配过程中注意控制预紧力。

ZTC4钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊工艺研究

铸造钛合金比重小、比强度高、高低温力学性能好,是一种优良的铸件结构材料,广泛用于航空航天用发动机关键部件和飞机机身结构件的制造。但在ZTC4钛合金整体精铸铸件中存在气孔、夹杂、裂纹等诸多缺陷,且在热等静压后存在需补焊凹陷。故研究钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊排除技术有重要意义。通过焊接工艺试验,优化焊接工艺参数和焊前-焊后热处理工艺,调整焊缝的组织和应力状态,确定最佳焊接工艺参数,以避免在焊缝凝固过程形成较大的应力集中。结果表明:补焊次数对接头的室温拉伸和冲击性能的影响不大,焊前预热和焊后热处理可以有效地降低焊接接头残余应力,防止补焊裂纹的出现。

浅析双重预防机制在航空锻铸造单位中的融合应用

本文基于航空锻铸造单位的双重预防机制建设,研究航空现有安全管理体系,并进行融合应用。利用指数评价法,分析影响双重预防机制建设的关键因素,通过赋值,构建半定量化的航空双重预防机制建设评价指标体系,突出航空锻铸造单位双控建设的可比较性,促进航空锻铸造单位双控机制改进提升。

浮空器管材结构连接方式比较及拉伸强度分析

浮空器结构件如吊舱、过渡架及推进支架等多采用金属管材连接。目前,浮空器管材结构连接缺乏使用工况下极限值实测数据,材料及连接方式选择的理论支撑尚有不足。据此,对常用管材的不同连接方式进行比较及断裂分析。研究中铝合金和钛合金管材分别采用螺接及焊接的方式进行连接,测试样品的力学性能并结合仿真分析验证其断裂原因。结果表明:TA1钛合金管材采用焊接连接方式,相对螺接方式连接强度提高87.9%;6061铝合金管材采用螺接连接方式,相对焊接方式连接强度提高39.3%。2A12铝合金管材焊接连接强度优于螺接连接强度。同时,分析断裂原因发现,管材形变是影响焊缝连接强度的重要因素;应力集中易发生在管材端部连接处,导致端部焊缝发生断裂;管材形变会使母材断裂时伴有撕裂现象,进一步降低管材的最大连接强度。

2219-T6/2195-T8异质铝合金搅拌摩擦焊接头的纳米压痕表征研究

本文采用搅拌摩擦焊对2219-T6和2195-T8进行异质焊接。用纳米压痕建立接头的微观结构与纳米力学性能之间的关系。在搅拌摩擦焊接过程中,SZ的晶粒通过动态再结晶细化,其动态再结晶主要机制为连续动态再结晶和几何动态再结晶;由于材料本身特性,2195的整体显微硬度高于2219,且每个微区显微硬度下降是由于沉淀相的粗化和溶解;蠕变机制主要是位错滑移。晶界、位错和粗沉淀共同作用于材料的抗蠕变性能,并且粗沉淀占主要作用。

超声辐射能量对TC4钛合金TIG焊接头显微组织及力学性能的影响

焊接接头晶粒粗大以及较浅的焊缝熔深一直是困扰钛合金TIG焊的难题,为解决这一难题,本实验通过控制超声辐射能量,探究了超声同轴辅助TIG(U-TIG)方法对TC4钛合金焊缝的成形、显微组织和力学性能的影响。结果表明,施加超声后,焊接接头的性能得到了显著改善。U-TIG焊缝的熔深最高可达1.34mm,相比TIG提升了112.7%。此外,焊缝的显微硬度和强度最高可达553HV和1244.72MPa,相比TIG分别提升了44.7%和17%。在常规TIG焊中,焊缝晶粒主要为粗大的柱状晶,当超声功率达到1200W时,焊缝晶粒由柱状晶转变为细小的等轴晶。超声波的压缩效应使电弧的能量集中,从而提高了焊缝的熔深,超声空化和声流效应在细化焊缝晶粒方面发挥了重要作用,从而提高了焊缝强度。

板类零件热处理变形控制

利用光学显微镜、洛氏硬度计及千分尺等,研究淬火装夹方式、淬火油槽的搅拌方式及回火夹具的使用等对板类零件变形量和性能的影响。结果表明,平放和竖放其变形方式和变形量有所不同,垂直吊挂为板类零件控制变形的最佳淬火装夹方式;对于较薄零件,在淬火入油瞬间减小搅拌速率能够降低淬火变形量,且不影响硬度值;回火时选用合适的夹具能够有效地降低变形量,根据夹具厚度及零件叠加厚度,合理延长回火时间,金相组织和硬度均能满足工艺要求。

航空工业机械制造中的机器人辅助自动化机械加工焊接技术分析

航空工业不断发展,对制造精度和效率提出了更高要求。机器人辅助自动化机械加工焊接技术为航空工业提供了重要技术支撑。以该技术在航空工业中的应用为切入点,在介绍技术概念和关键技术要点的基础上,重点分析了该技术在飞机结构件、发动机、航空电子设备等多个领域的具体应用情况,并对技术难点如焊接质量控制、路径规划等进行探讨,旨在为该技术在航空工业中的推广应用提供参考。

大型航空关键构件整体精密模锻成形技术研究进展

随着航空产业的快速发展,大型、整体、精密和高性能的模锻件在航空关键构件中的占比不断提高。航空关键构件尺寸的增大、复杂程度的增加以及材料强度的提高,给大型航空关键构件的整体模锻成形带来了巨大挑战。首先介绍了实现大型航空关键构件整体模锻成形面临的关键挑战以及解决途径,然后综述了整体精密模锻成形技术在典型大型航空关键构件如飞机承力框、起落架和发动机涡轮盘中的研究进展,最后对大型航空关键构件整体模锻成形技术的未来发展前景进行了展望。

铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展

铌与不锈钢作为重要的结构材料,在航空航天领域得到广泛应用。然而,二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大,容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状,综述了目前铌与不锈钢主要连接方式:爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹,但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大,焊缝内部存在较多脆性Nb-Fe金属间化合物,导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望:开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化,向焊缝中引入第3组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。

Al/Mg搅拌摩擦点焊–钎焊接头的微观组织与拉伸剪切性能研究

采用搅拌摩擦点焊–钎焊工艺进行2A14铝合金和AZ31镁合金的连接,使用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、能量色散谱(Energy dispersive spectroscopy,EDS)和X射线衍射仪(X–ray diffraction,XRD)研究不同参数下接头的微观组织、化学成分及物相组成,采用电子万能试验机对接头进行拉伸剪切性能测试。研究结果表明,搅拌区主要由Al–Mg系金属间化合物和少量MgZn相、MgZn_(2)相组成;热力影响区主要由富Zn固溶体和Mg_(7)Zn_(3)相组成;热影响区靠近铝合金处的锌钎料没有与其他元素发生反应,靠近镁合金处的锌钎料与镁元素发生反应,生成了Mg–Zn系金属间化合物。当轴肩下压量为0.5 mm,搅拌头旋转速度为950 r/min时,接头的拉伸剪切载荷达到最大值7.6 kN。

CuCrZr合金电子束焊接头微观组织与力学性能优化

本文针对聚变堆新型波导管结构材料CuCrZr合金开展电子束焊接探索,结合微观表征和力学试验,系统研究了焊接工艺和焊后热处理条件对接头显微组织与力学性能的影响。在此基础上解析了接头的形成机制及焊接工艺调控接头组织性能的本质原因。结果表明:CuCrZr合金电子束焊接头由热影响区、熔合区和焊缝区组成,其中热影响区又可分为细晶区和粗晶区。接头最佳抗拉强度达到了333 MPa,满足ITER中波导管的焊接要求(>280 MPa)。焊后热处理能显著改善接头的显微组织与应力分布。接头在500℃热处理12 h的抗拉强度达到了408 MPa,比未热处理的接头提高了22.3%。焊后热处理促进了焊缝区中Cr相析出,增强了析出强化效应。

铝/镁异种合金焊接研究现状

镁合金和铝合金由于其轻质高强的特性在航空航天领域中被广泛应用,然而铝/镁异种合金的焊接却是一个极具挑战性的任务,因为铝/镁物理化学性质存在显著差异,易形成的脆性Al–Mg金属间化合物严重影响接头强度。本文从焊接方法角度讨论了目前铝/镁异种合金焊接研究现状,包括激光焊、TIG焊、搅拌摩擦焊、超声波焊、磁脉冲焊和一些其他的焊接方法;归纳了国内外为提高铝/镁异种合金焊接的综合力学性能做出的各种努力,具体包括采用固态焊接、加中间层、优化焊接工艺参数和复合焊接等来抑制镁铝金属间化合物的生成与长大。最后对铝/镁焊接的研究趋势进行了总结和展望。

工艺参数对TiNi合金/TC4钛合金超声波焊焊接接头形貌和力学性能的影响研究

采用超声波焊对镍和纯铝作为过渡中间层材料的Ti Ni记忆合金和TC4钛合金异种材料进行焊接,研究了不同工艺参数对TiNi/TC4异种金属焊接接头形貌和力学性能的影响规律。结果表明,Al中间层接头界面附近材料的塑性变形程度要远大于Ni中间层接头中的塑性变形,并且有大量的Al被挤出界面。焊接时间和压力对焊接接头的抗拉剪力有明显影响,接头的抗拉剪力随着焊接时间和焊接压力的增加先增大后减小。超声波焊接过程还会改变焊缝区材料的显微硬度,平行于结合面方向,焊核位置相比于未焊接的母材硬度有小幅度的增加,垂直于结合面方向,越接近结合界面,材料的硬度越高,但两者的增幅一般不超过10%。

考虑法兰变形的U-E金属密封结构匹配优化设计

针对液体火箭发动机大直径高温高压轻量化法兰变形量大导致密封泄漏的问题,采用Walters法结合三维仿真实验对法兰变形进行分析,阐明了法兰变形量及U-E金属主/副密封面密封比压变化,通过法兰变形量对U-E主/副密封之间的高度进行匹配设计;对于U-E密封复杂横截面多结构参数,设计正交实验,结合法兰变形量,系统开展了U-E金属主/副密封设计。结果表明:法兰变形导致压缩量减小,密封回弹量增大,可导致U-E结构的密封比压不足;通过增加压缩量,增加U-E主/副密封高度差,U-E密封正交试验的结构优化,有效地解决了法兰变形下的密封比压不足问题。对优化后的结构进行重复充泄压试验,试验结果均满足要求。