基于ABAQUS镜像铣削铝合金表面残余应力有限元分析

为了分析铣削工艺参数对铝合金的已加工表面残余应力的影响,借助金属切削有限元分析等相关理论,以6061铝合金为工件材料,建立了铣削加工的有限元模型。采用单因素法对6061铝合金进行镜像铣削仿真,并分析不同的主轴转速、铣削深度、铣削路径对加工的表面残余应力的影响。研究表明,在铝合金6061加工过程中,对工件表面残余应力影响因素由小到大依次为铣削深度<铣削路径<主轴转速,铣削深度对已加工表面残余应力影响较小,主轴转速对已加工表面残余应力影响最大,镜像铣削最优组比普通铣削形变位移减小33%。

轻量化铝反射镜拓扑优化与加工试验研究

铝反射镜在航空航天和空间遥感卫星领域中广泛应用,为了提高铝反射镜的轻量化率,降低民用商业遥感卫星的发射成本,设计了一种背部开放式、三角形孔结构和三点支撑形式的轻量化铝反射镜。在此结构基础上,首先以质量最小为优化目标,以反射镜背部加强筋的厚度和加强筋的布局为优化对象,以柔度最小为响应约束,应用有限元法对反射镜背部加强筋的厚度进行尺寸优化和加强筋的布局进行拓扑优化,得到的铝反射镜轻量化率超过63%;然后设计了工装夹具进行单点金刚石车削加工试验;最后使用激光干涉仪检测反射镜的面形精度。检测结果表明:反射镜的面形值PV(peak to valley)为1.48μm,能够满足民用商业遥感卫星的使用要求。

热输入对2219铝合金激光镜像焊接匙孔动态特征的影响

针对2219铝合金激光镜像焊接过程,建立激光镜像焊接过程热-流耦合模型,对匙孔动态特征进行定量求解与分析.结果表明在激光镜像焊接过程中,两侧匙孔迅速耦合并保持小幅度波动.匙孔耦合前,两侧匙孔横截面面积差异较小,最多相差仅0.35 mm^(2);匙孔耦合后,匙孔横截面面积持续增加,并于120 ms后在一定范围内波动.热输入的增加会导致匙孔的耦合程度增大,并提高匙孔稳定性,其中激光功率对匙孔耦合区域影响较大,焊接速度对匙孔开口面积影响较大,基于上述规律总结出针对6 mm厚2219铝合金镜像焊接试验的优化焊接工艺窗口.

2219铝合金激光镜像立向焊接过程中匙孔稳定性

本文对2219铝合金进行立向上的激光镜像焊接,采用高速摄像观察匙孔开口处的波动情况,建立激光镜像焊接热-流耦合模型,对焊接过程进行数值模拟,并通过不同激光功率和焊接速度条件下的温度场和流场变化情况,分析影响匙孔稳定性的因素。结果表明:增大焊接热输入不仅可以提高匙孔耦合程度,也可以改善匙孔稳定性,当焊接速度降低至2.1 m/min时,匙孔扩展趋势明显,波动集中在匙孔开口区域。激光功率提高至3500 W时,匙孔开口处稳定性较好但在匙孔耦合中间处易出现波动。立焊的方式使匙孔在横截面上具有较强的热力对称性,整体稳定性较高,但纵截面方向由于重力影响使匙孔上壁和下壁扩展倾向差距较大,匙孔下壁具有较高的稳定性。

自由曲面离轴四反全铝光机红外探测系统(特邀)

为满足红外探测系统对大视场、轻量化、低成本的需求,设计并研制了一款用于制冷型红外探测器的自由曲面离轴四反全铝光机系统。光学设计采用具有实出瞳的离轴无遮拦全反射式光路形式,并利用7次XY多项式表征各反射镜面型。在紧凑包络约束下,实现了6.25°×5°的视场角,全视场RMS几何弥散斑半径<6.0μm。各反射镜和支撑结构材料均选用6061-T651铝合金,各反射镜进行了柔性支撑设计,以降低装调时的刚性连接应力。采用激光干涉仪对光机系统波像差进行了测试,典型视场波像差<RMS0.7λ@632.8nm。相比传统的离轴反射系统,文中系统采用“全自由曲面+全铝光机"新构型,能够用更紧凑的包络实现更大视场,且整机具有轻量化、低成本以及无热化的特点,在红外探测领域具有重要应用前景。

铝基离轴三反系统光机一体化设计

针对红外成像领域离轴三反系统在批产中存在生产效率低、产品一致性差、抗振动和无热化等工程化要求高的问题,本文舍弃传统的手动抛光等加工工艺,以高精度精密数控加工技术为基础,确定零件的形位公差、尺寸公差和面型等参数的加工工艺,采用光机一体化设计方法设计一款用于中长波红外成像的铝基离轴三反系统。系统指标为有效口径150mm,扩束比4倍,视场角28°×24°,工作波段37~48μm和77~103μm。分别介绍了系统的光学设计、无热化设计、消应力设计和轻量化设计结果,并在常温和高低温下对成像效果进行了测试。实验表明,该系统能够满足中长波红外系统的成像需求。

功能性镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板吊顶加工及安装施工技术研究

京雄城际北京大兴机场站为地下车站,吊顶设计及施工不仅要考虑美观,还要综合考虑吸声、通风、排烟及空间感等要求。受地下车站结构层高及复杂管线的限制,站厅层采用了镜面不锈钢穿孔蜂窝铝板工艺,在解决功能性需求的同时,提升了车站的净空感,可为类似工程提供参考。

磁铁在无限大薄导体板上方低速运动的磁阻尼探究

本文基于麦克斯韦涡流镜像理论,定量计算了在无限大薄导体板上方低速运动的磁铁所受阻力的表达式,其正比于运动速度、磁矩的平方和导体板厚度,并以磁铁离导体板距离的4次方关系减小.用改进单摆法构建了磁单摆-铝箔系统进行实验,控制其他变量不变,改变磁铁离铝箔的最小距离并进行多次实验,发现理论与实验符合较好.

大口径铝合金主反射镜设计与分析

针对铝合金材料,设计了大口径红外相机主反射镜,反射镜口径420mm。以径厚比、支撑点数量和轻量化结构形式为输入点,设计了一种背部开放式、三角形轻量化结构和背部3点支撑的结构形式。通过有限元分析软件对反射镜的动态刚度及自重和温度载荷下的面形变化进行了分析。分析结果表明:反射镜具有高的动态刚度,反射镜自重工况和-40℃均匀温降下,面形精度RMS分别为30nm和0.2nm,均满足光学设计提出的λ/10(λ=632.8nm)指标要求,为大口径铝合金反射镜的设计提供了理论依据。

铝合金反射镜的发展与应用

综述了国内外铝合金反射镜的发展现状,最新应用和技术参数。首先从铝合金反射镜的设计、加工、安装结构和应用4个方面展开论述,然后总结了铝合金反射镜的共同特点和共性技术。最后对铝合金反射镜的应用前景提出了展望。

选区激光熔化AlSi10Mg合金镜的表面性能

基于激光增材制造技术适用于复杂轻量化结构光学元件的快速成形,且采用同种材料一体化光机结构能够降低空间光学成像系统的温度敏感性,提高稳定性,利用选区激光熔化(SLM)技术制备全铝空间光学相机用AlSi10Mg铝合金反射镜。研究结果表明:采用SLM制备的AlSi10Mg铝合金组织致密(相对密度大于99.5%),且退火后力学性能优异;通过单点金刚石车削(SPDT)获得光学级表面,表面粗糙度达8~13 nm,面形精度达到0.28λ(λ为波长,λ=632 nm)。该研究结果可以应用于空间光学反射镜的设计与制造。

应用于红外光学系统的铝合金反射镜面型变形研究

铝合金反射镜应用于红外光学系统中,其表面变形会对光学系统成像质量造成较大影响。通过光学系统传递函数测试仪器进行大量的实际传递函数测试可以得出变形铝合金反射镜对整机传递函数主要的影响情况。通过分析影响,并在光学系统设计软件中进行仿真,得出铝合金反射镜的主要变形特点,即铝合金反射镜整体和局部的曲率误差。建立了整体和局部曲率误差的表面面型模型,定量化分析了变形对成像质量的影响。针对典型的变形特点,改进了安装方式,使反射镜受力均匀,其变形情况得到缓解,从而保证光学系统的成像质量达到要求。

超高速摄影中弹性支撑转镜的模态分析

提出了超高速摄影仪中弹性支撑转镜模态分析方法，利用有限元法对三面体铝合金转镜刚性支撑和弹性支撑情况下的一、二阶模态进行模拟，结果表明：电驱动转镜在转速工作范围内只有2个临界点，分别位于2．5×10^5～2．6×10^5r／min和2．6×10^5～2．7×10^5r／min处，并且均为一阶弯曲振动，一阶模态振动发生在垂直平面内，二阶发生在水平平面内。将模拟结果与实测值进行了比较，发现假设转镜为弹性支撑与实测值吻合得较好。

光电系统中铍反射镜的发展与应用

综述了光电系统中铍反射镜常用材料的特性、加工方法、发展现状及最新应用。首先,介绍了目前国外铍反射镜常用材料的性能,铍反射镜基底制备、机械加工和光学加工等方面的发展现状。然后,以詹姆斯韦伯太空望远镜和F-9120航空远距离可见/红外双波段侦察相机为例,重点介绍了铍以及铍铝合金在空间和航空光电系统的反射镜及光机支撑结构上的最新应用。最后,对铍和铍铝合金在光电系统中的未来发展和应用前景提出了展望。

有机释放膜上铝膜的溶解与粉碎

镜面铝浆由于其优越的镜面效果得到广泛的应用。采用有别于传统球磨法的全新工艺——有机释放膜过渡法制备了镜面型铝银浆。结果发现,通过丙酮溶解丙烯酸树脂基有机释放膜,可获得厚度十分均匀的铝膜或铝鳞片。超声振荡可加快薄膜溶解速度。通过超声振荡和强力机械搅拌可粉碎铝膜。制得的镜面铝浆平均粒度(d_(50))为11.9μm,粒度分布宽度为1.22。

Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境稳定性研究

利用射频激励电容耦合等离子体放电装置产生等离子体,分别采用氧、空气、氩、氖等离子体对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜进行处理,试验研究了等离子体气压和等离子体种类对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜光学损耗的影响。通过比对实验、能谱、光电子能谱分析测试等技术手段,对Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜在等离子体环境下出现的损耗变化现象、机理进行了探讨。Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜经氧等离子体处理后的损耗变化量最大,达到了15 ppm(1 ppm=1×10-6),为另3种等离子体处理后损耗变化量的2~4倍。定位出了Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境下产生吸收具体膜层为最外层2LAl2O3,发现了2LAl2O3在氧、氩等离子体作用下吸收损耗在一定程度上产生可逆变化的现象,结合XPS分析,对这一可逆现象从薄膜中游离O、Ar与等离子体中粒子之间相互作用产生缺陷等角度进行了探讨。提出了进一步提升Ta2O5/Al2O3激光陀螺反射镜等离子体环境稳定性的技术措施。

高档镜面铝型材的生产工艺及市场前景分析

文章对国内生产高档镜面铝型材的传统工艺与新型工艺进行了介绍,列举了高档镜面铝型材在国内的主要生产商,并立足国内市场情况对其在国内的市场需求前景进行了分析。

镀铝玻璃镜镜背涂料研究的进展

镀铝玻璃镜具有比镀银玻璃镜更环保的生产工艺,但由于镀铝层的耐碱性不及镀银玻璃镜,所以在开发水性镀铝玻璃镜镜背涂料时,要特别注意提高其耐碱性。本文梳理了历年镀铝玻璃镜镜背涂料的研究进展,讨论了溶剂型镀铝玻璃镜镜背涂料发展过程中树脂和耐腐蚀剂选型的变化,探讨了水性镀铝玻璃镜镜背涂料中树脂和耐腐蚀剂选择的原理,认为在水性树脂中增加磺酸盐基团的含量是提高水性镀铝玻璃镜镜背涂料耐碱性的关键,水性单涂层是水性镀铝玻璃镜镜背涂料的发展方向。

大尺寸自由曲面铝反射镜超精密抛光工艺

针对大尺寸自由曲面铝反射镜在单点金刚石车削(SPDT)后出现的划伤、波纹等缺陷,研究了抛光介质和加工参数对自由曲面铝合金超精密抛光结果的影响.利用Wyko NT9300白光干涉仪和VHX500超景深显微镜对AA6061铝合金抛光表面进行了检测,将抛光前后的表面形貌以及不同条件下的抛光结果进行了比较.实验中采用质量分数不同的金刚石油性悬浮液作为抛光液,采用羊毛轮作为抛光轮,在一台精密加工中心上先后进行了平面抛光和自由曲面抛光实验.实验结果表明,工件的表面粗糙度Ra由抛光前的144.59 nm降低到了抛光后的6.03nm,其中油性润滑剂在抛光过程中起微量去除和降低划擦几率的关键作用,使用优化的工艺参数在AA6061自由曲面上获得了理想镜面.

铝镜消应力支撑及SPDT辅助装配设计

单点金刚石车削(SPDT)技术的发展为铝镜的批量化生产和应用奠定了工艺和技术基础。为减小安装预紧力、安装面不平引起的镜面变形从而保证光学像质,总结了典型的铝镜消应力支撑结构形式及设计原则。SPDT技术为光学辅助装配开辟了新的技术途径,分别针对单侧单镜、双侧单镜及分离双镜的情况进行了SPDT辅助装配设计的说明,结合实例阐述了光学面、结构安装面、基准传递面、干涉检测参考基准面的集成式SPDT加工实现高精度装配基准传递保证反射面之间高对准精度的流程,该方法可提高光学系统装配效率,缩短产品研制周期。