基于超声与钻芯取样的泵送混凝土结构柱欠振内部质量研究

本研究旨在评估欠振对泵送混凝土结构柱内部质量的影响。采用超声检测和钻芯取样方法,对高流动性泵送混凝土在欠振条件下的密实性及其缺陷程度进行了综合评估。研究结果表明,欠振会导致混凝土表面缺陷增多和内部气孔增加,进而降低混凝土的密实性和强度。即便是泵送混凝土,适当的振捣也是确保其结构完整性和耐久性的关键。所得结论对于施工实践的优化和混凝土质量控制具有重要的理论和实践意义。

飞机紧固孔超声振动精密加工技术研究

针对飞机蒙皮复合材料与钛合金叠层(简称复钛叠层)紧固件大孔传统手工多步制孔加工中存在的工艺路线长、加工质量不高、刀具寿命低等问题,开展了超声精密制孔技术的研究,提出了超声振动套-铰-锪的新工艺方法,并研制了超声振动制孔工具系统。实验结果表明,超声振动套-铰-锪新工艺方法及振动制孔工具系统可以高质、高效、低成本加工复钛叠层紧固件大孔,能满足飞机复钛叠层紧固孔精密装配的工业要求。

CFRP超声振动套磨钻孔高效排屑机理和实验

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)在普通套磨钻孔(CCD)过程中,切屑粉尘粘刀和料芯堵刀导致的排屑效果较差而影响套磨加工效率和加工质量的问题,采用超声振动套磨钻孔(UVCD)新技术进行了CFRP高效套磨钻孔的基础理论和实验研究。从理论上分析了CFRP超声振动套磨钻孔原理和高效排屑机理,同时结合所设计的超声振动气钻和车床平台实验验证了CFRP超声振动套磨钻孔的高效排屑钻孔效果。结果表明:相比于CFRP普通套磨钻孔,超声振动套磨钻孔极大提高了切屑粉尘和料芯的排屑效果,有效防止了切屑粉尘粘刀和料芯堵刀现象,明显降低了12%~20%的钻削力、16%~24%的切削温度和33%~39%的孔表面粗糙度,明显改善了CFRP孔加工质量并且延长了套磨刀具使用寿命。

CFRP复合材料超声振动套孔分层抑制机理分析

针对碳纤维增强复合材料在传统钻孔过程易出现分层缺陷,采用金刚石空心套刀和超声振动加工技术进行了CFRP超声振动套孔分层抑制机理分析。理论分析了传统麻花钻钻孔与金刚石套刀普通套孔过程的分层机理及评价,超声振动套孔对分层抑制的机理,并且进行了实验验证。结果表明:相比于CFRP普通套孔,超声振动套孔能够有效提高套刀切削性能和排屑效果,降低钻削力12.5%~19.2%,抑制切屑粉尘黏附套刀和料芯堵塞套刀,抑制CFRP分层缺陷形成,改善孔表面质量。

SiC/GFRP叠层复合装甲旋转超声孔加工轴向力与制孔质量研究

SiC/GFRP叠层复合装甲成型后具有高强度、高硬度、高韧性、高黏性等特点,孔加工极为困难,易出现叠层界面失效、陶瓷崩边、纤维撕裂等损伤。采用新型烧结/钎焊复合工艺薄壁金刚石套料钻,结合旋转超声振动辅助孔加工技术,建立了单颗磨粒的运动学模型,超声振动套孔加工时套料钻与工件周期性地接触分离,其断续切削特性有利于减小轴向力。对SiC/GFRP叠层复合装甲进行制孔试验,分析常规加工和超声辅助加工轴向力的变化规律和制孔质量。研究结果表明,相比于常规套磨加工,超声辅助套磨加工轴向力显著减小,降幅最大达31.8%;超声加工入孔叠层界面处粘结紧密,未出现陶瓷崩碎严重的现象;有效避免了常规加工出孔处不规则隆起和隆起高度较大的缺陷,隆起高度降幅最大达61.03%,显著改善了钻削出孔表面质量,降低了出孔损伤程度,为SiC/GFRP叠层复合装甲的高效低损伤连续孔加工提供了理论参考。

复合材料超声纵振套磨制孔研究

复合材料因其比强度高、抗疲劳腐蚀性好、结构轻等优点广泛应用于飞机结构件中。在复合材料损伤后机械螺接修理过程中,为了解决复合材料制孔时容易出现出口分层和撕裂、表面质量不高、刀具磨损快的制孔难题,在超声纵振套磨钻切削刃的运动和制孔机理分析基础上,介绍了包括纵振手钻、套磨钻、超声电源和换能器等在内的超声纵振制孔系统,通过普通套磨制孔和超声纵振套磨制孔对比试验,研究复合材料套磨制孔过程中的排屑、刀具磨损和制孔质量问题。试验结果表明,超声纵振套磨制孔增大了排屑空间,缓解了料芯堵屑,有助于排屑;有效抑制了复合材料孔口分层和撕裂,纤维以剪切断裂为主,孔表面光洁平整,提高了制孔质量;刀具外壁磨损小,内壁磨粒锋利性保持良好,提高了刀具耐用度。