STD工业控制机在舞台机械控制系统的应用

本文重点介绍了具有高可靠性、高抗干扰能力以及灵活的、扩充和升级特点的ＳＴＤ总线工业控制机在舞台机械控制系统中的应用。

对接焊铝合金板材残余应力的X射线测试

用X射线衍射法对对接焊LD10铝合金板材表面残余应力进行测试试验,对比半高宽法和抛物线法,得出残余应力分布情况,并对其进行分析。分析结果表明两种定峰方法所得应力测定值较接近,且抛物线法所得应力分布曲线在大多数情况下处于半高宽法所得曲线下方,即抛物线法所得拉应力值偏低,压应力值偏高。同时,半高宽法较抛物线法对衍射峰的重复性、稳定性、适应性要好,应力测定的准确度较高,且采用X射线衍射法测量残余应力分布数据可靠,是一种有效的应力测试方法。这些结论对LD10铝合金板材的焊接残余应力分布具有参考意义。

铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律

针对波纹管现有制造工艺存在焊缝多、周期长、成本高、焊缝区易出现扩展裂纹等缺陷,提出采用无芯模缩颈旋压成形波纹管,并基于ABAQUS/Explicit平台建立了波纹管无芯模缩径旋压的三维弹塑性有限元模型。分析波纹管缩径旋压过程中的应力应变分布规律表明,直壁区与斜壁区相交处的圆角是应力和塑性应变集中区,该圆角区域在旋压过程中易产生厚向过度减薄和拉裂。采用单因素实验设计方法获得了工艺参数对成形质量的影响显著性和影响规律,并实验验证了数值模型结果的可靠性和实用性。结果表明,芯模转速对成形质量影响最大,芯模转速增大时,工件直壁区径向尺寸与波纹中心高度的精度均会变差;旋轮圆角半径对成形质量有一定的影响,较小的旋轮圆角半径无法使材料完全达到塑性状态而产生较大回弹,最终导致较大的几何尺寸精度偏差;而较大的旋轮进给速度容易在旋轮前方产生金属堆积,易使已旋区发生过度减薄从而影响成形质量。

螺旋扁管换热器传热与阻力性能

对不同结构的螺旋扁管管内传热及流体阻力性能进行实验研究,并与光管比较,选出传热与流阻综合性能较好的管型。同时对2台螺旋扁管换热器及1台外螺纹螺旋扁管换热器进行壳程传热与流阻实验研究。根据实验结果给出了管、壳程传热膜系数与阻力系数的经验关联式。

基于激光视觉传感的铝合金自适应焊接

为了适应大型铝合金构件TIG焊接坡口状态的变化,建立了基于激光视觉传感的自适应焊接系统．系统采用新型激光视觉传感器精确测量焊缝坡口,获得焊缝坡口角度、间隙、截面积和错边等几何信息,可用于焊前辅助大型航天构件的装配,以及焊接过程中焊缝自动跟踪．该系统根据坡口状况自动调整焊接电流、送丝速度等工艺参数,实现了焊接过程的自适应控制,焊接成形良好,焊接质量符合相关标准要求．

预变形量对2219铝合金的力学性能及显微组织影响

采用维氏硬度测试、拉伸性能测试等方法研究了不同拉伸预变形量对2219铝合金在177℃时效时的力学性能影响,并利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了其微观形貌和显微组织。结果表明:合金经过预拉伸变形后晶粒伸长,时效后晶粒中析出大量的正交片状析出相,合金强度明显提高;增大预变形量可以促进过渡相θ″向θ'的转变析出,15%预拉伸样品在6 h即达到峰值时效,屈服强度和伸长率由时效前的322.9 MPa、14.0%变为368.8 MPa和9.6%;在同一时效时间,合金的强度随着预拉伸量的增加而提高,伸长率降低。

热压硫化锌的超精密磨削加工

针对用传统车削或研磨抛光方法加工大尺寸非球面热压硫化锌透镜存在的不足,采用金刚石砂轮磨削加工方法对热压硫化锌材料进行了加工实验.通过压痕、单颗粒金刚石刻划和磨削正交实验,研究了该方法在磨削加工过程中的塑性域去除机理及其亚表面损伤情况,并优化了超精密磨削加工工艺参数.压痕实验发现热压硫化锌材料在载荷作用下易于出现径向裂纹和微裂纹,其断裂韧性为2.643842 MPa/m1/2,临界切削深度为1.808 μm.单颗粒金刚石刻划实验结果表明,热压硫化锌材料在较小的切削深度下可以实现塑性域去除,但在机械去除过程中易出现多种形式的亚表层损伤.磨削实验结果表明,磨削深度是影响表面光洁度的主要因素,随着磨削深度的增大表面光洁度降低,最佳表面粗糙度为7.6 nm.工作台进给速度是影响面形精度的主要因素,且平面磨削的面形精度PV值为0.185～0.395 μm.研究结果表明,磨削加工热压硫化锌材料可以获得纳米级表面粗糙度.

60mm厚TC4钛合金电子束焊接头疲劳性能

针对大厚度钛合金在海洋领域的应用,开展了60 mm厚TC4钛合金电子束焊接(EBW)接头疲劳性能的研究.对EBW接头和母材的疲劳性能进行测试,分析接头疲劳性能的均匀性,绘制S-N曲线对比分析母材与接头的疲劳性能,并采用扫描电镜观察疲劳试样断口以解明断裂路径.结果表明,EBW接头疲劳性能测试断裂多发生在母材,少数断裂在热影响区,接头疲劳性能沿熔深方向由上至下逐步降低,电子束焊接接头比母材高出10%,接头疲劳试验断口可分为疲劳源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个典型区域,裂纹起源于试件表面边缘处.

数字控制复合型高频脉冲TIG焊接系统及其工艺特性

针对现有开关电源的动特性限制,难以实现高频(≥20 kHz)脉冲电流输出.采用新型主电路拓扑结构,辅以DSP(数字信号处理器)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)为控制核心的数字化控制系统,研制了数字控制复合型高频脉冲TIG焊接系统.设计有效的时序控制方案和电源外特性控制方案并配合切实有效的控制算法及保护电路,实现了与现有TIG焊工艺过程的有效复合,可进行稳定的高频焊接.结果表明,复合型高频脉冲TIG焊具有良好的工艺特性,表现为铝合金焊缝熔合线两侧的气孔显著减少,并在熔合线母材侧形成明显细晶区.从而开创了一种新型高品质焊接热源.

铝合金搅拌摩擦焊接头内部残余应力的短波长X射线测试

采用自制的短波长X射线应力分析仪测定了2024-T351铝合金板搅拌摩擦焊接头的内部残余应力分布。结果表明:接头内部的纵向残余应力呈典型的"M"型分布,且高于横向残余应力,应力峰值位于焊缝热机影响区和热影响区交界附近,测试结果与文献报道结果相符。

中径管环缝焊接定心内撑工装设计

讨论了影响中径薄壁筒的高精度筒体环缝对接焊形位公差的装夹因素,认为焊前装配质量主要由同轴度与圆度来评价,而装夹系统的刚性和内撑环的出力是保证焊前装配质量的关键因素。在此基础上利用四杆机构和浮动心轴,实现了一种可自动补偿内径差的定心内撑焊接工装,以用于中径管环焊缝。

铝铜系合金焊接接头应力腐蚀开裂与工艺的相关性

铝合金在用于焊接结构时,由于焊接热循环的作用,出现了因过时效而导致接头热影响区的软化(即沉淀相分解析出)现象,不仅使得接头强度性能降低,同时由于组织的不均匀性和贫铜区的形成,易产生电化学腐蚀破坏,也使接头的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性显著增大,这是长期以来一直未获解决的工程实际问题。在此阐述了铝铜系合金焊接接头开裂的机理、接头应力腐蚀开裂的特点以及与焊接工艺的相关性。采用慢应变速率试验和金相观测辅助技术,得到了该类铝合金在不同焊接方法下的焊接接头和母材的应力腐蚀敏感性对比。

大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形缺陷分析

目的掌握大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形过程中不贴模、局部隆起、局部减薄等缺陷的形成机理。方法基于ABAQUS/Explicit软件平台,建立了大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形有限元数值模型,采用该模型研究了该成形过程中缺陷的成形机理。结果发现局部卸载回弹是导致旋压不贴模的主要原因,且回弹越大,局部减薄越严重。结论通过工艺参数的合理取值,可有效抑制缺陷的产生,在试验中获得合格的工艺样件。

带横向内筋锥形件强旋成形过程旋轮优化设计

在带横向内筋锥形件强旋成形过程中,旋轮参数对内筋的成形性能有很大的影响。为了获得最佳的内筋成形质量,有必要对旋轮的形状和尺寸参数进行优化设计。笔者采用Taguchi方法研究获得了旋轮成形角、旋轮退出角、旋轮圆角半径和旋轮直径4个关键旋轮参数对带横向内筋锥形件强旋成形过程中工件内筋成形性能的影响规律及其显著性。结果表明:(1)在带横向内筋锥形件强旋成形过程中,旋轮成形角对内筋成形性能的影响最大,其次为旋轮圆角半径,旋轮直径和旋轮退出角对内筋成形性能的影响较小;(2)旋轮成形角和圆角半径越大,工件的内筋成形性能越差。

高强铝合金焊接残余应力的测量

残余应力的"压痕法"检测是一种"近无损伤"的新技术,采用这种方法分别对2219-T87的TIG熔焊和搅拌摩擦焊试板接头区的残余应力进行了检测,并进一步观测了这两种焊接方法完成的法兰环缝、FSW的T型接头等的残余应力状态。通过分析与对比,验证了这一检测方法具有较好的工程应用前景。

焊接机器人在工程中的应用

针对大型复杂曲面铝合金结构焊接的机器人工作站,从项目规划、工装夹具设计、现场安装调试、工艺试验,到工程应用中存在的具体问题,进行了分析和改进。并通过生产应用和实例验证,取得了预期的效果。

铝合金焊接工艺与接头组织相关性的研究

利用光纤激光器与TIG交直流电焊机实现了6 mm厚2014高强铝合金的激光热传导焊、激光深熔焊和激光-TIG电弧复合焊,并借助于激光共聚焦扫描显微镜对其接头形貌特征和接头微观组织进行了分析。结果表明,焊接接头的熔深、熔宽、熔合线宽度、软化区宽度、焊缝中心区晶粒尺寸与焊接工艺具有显著的相关性,三种焊接工艺下得到的软化区和焊缝中心区等轴晶晶粒尺寸远小于目前采用的填丝TIG焊焊接工艺。

焊缝X射线底片计算机辅助评定的若干关键技术

在现代制造业的无损检测技术发展中,对依赖于人工经验的焊缝X射线底片评定传统方法提出了底片信息数字化、智能化评定以及检测对象信息描述全景化等新技术的迫切需求。其中所构成的各关键技术包括:底片信息的快速、准确获取;焊缝与缺陷位置的提取与分割;缺陷类型的识别与分类;依据行业标准的评定和全景分析等。目前对高动态密度X射线底片的信息获取已能达到4.00。具备了工业化应用的要求,而在提高缺陷分类准确性的识别算法方面还需要继续深入研究。

轻量化拼焊板构件塑性成形研究进展

拼焊板构件因容易实现轻量化、低成本、短周期成形制造而被广泛应用于飞机、汽车工业中,但在这类构件的塑性成形中,焊缝引入的材料、几何、边界条件非线性显著增加了成形复杂性,导致成形质量及成形极限下降,尤其是在具有强烈不均匀变形特征的弯曲、旋压等局部加载塑性成形中表现得更加明显,极大制约了轻量化拼焊板构件的精确塑性成形。为此,国内外学者在拼焊板构件弯曲及旋压变形机理与成形规律方面开展了大量研究。从焊接材料不均匀力学行为表征、拼焊板构件弯曲及旋压成形有限元建模、焊缝特征对变形行为影响及工艺设计等方面综述了相关研究进展,最后提出了拼焊板构件塑性成形仍面临的关键难题与挑战,对认识和发展轻量化拼焊板构件塑性成形具有重要指导意义和参考价值。

推进剂贮箱用2A14铝合金接头应力腐蚀性能研究

为了研究推进剂贮箱用2A14铝合金接头介质相容性,分析了铝合金的应力腐蚀机理,以2A14-T6铝合金本体、搅拌摩擦焊(FSW)接头和变极性氩弧焊(VPTIG)接头为研究对象,通过慢应变速率拉伸法进行应力腐蚀试验研究。结果表明,2A14铝合金在3.5%NaCl溶液中存在应力腐蚀现象,FSW接头的抗腐蚀性能优于VPTIG接头。。