线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

推进剂贮箱零件侧翻孔电磁成形数值模拟

基于ANSYS多物理场耦合模块,采用松散耦合法,建立了推进剂贮箱零件侧翻孔电磁成形的有限元模型,揭示了坯料电磁力、应力、应变和厚度等的分布规律及其随时间变化规律,并优化了放电电压和成形线圈内径等工艺参数。分析结果表明:坯料在圆角区域应力和应变较大,且厚度减薄量较大;坯料圆角处残余应力较大。放电电压增大,坯料变形量增加,但厚度减薄量相应增加;线圈内径增大,坯料与模具最大间隙、最大夹角以及坯料最小厚度均先减小后增大。得到的放电电压和成形线圈内径优化值分别为40 kV和40 mm。     

磁悬浮隔振系统的隔振特性研究

本文针对一种磁悬浮隔振系统进行隔振特性分析。为探究系统结构的可行性和隔振特性,分别采用Ansys/Maxwell磁场解析软件和Matlab软件分析磁悬浮隔振系统的磁场分布、悬浮力和隔振特性。仿真结果表明,线圈通入最大瞬时电流后,当位移上下浮动范围为-7～7mm时,产生的最大、最小悬浮力分别为809.52 N和706.88 N,悬浮力衰减了12.6%;以随机信号和sin信号为干扰输入获取的输出位移和输入位移比值稳定在10%以内,磁悬浮隔振系统的隔振效果较明显。     

磁屏蔽对电磁出钢系统中感应加热电源功率损耗的影响

为降低钢包结构对电磁出钢系统中电源功率损耗的影响,提出了在线圈下侧与四周布置磁屏蔽材料的方法。采用数值模拟的方法分析了磁屏蔽对感应线圈周围磁感应强度和线圈最佳加热位置的影响,并通过实验进行了验证。确定了适用于电磁出钢技术的最佳的磁屏蔽尺寸和结构。结果表明,采用磁屏蔽的方法能够有效降低线圈的功率损耗,并提高线圈的最佳加热区域。当使用Cu作为磁屏蔽材料时,其最佳尺寸为高度200 mm、长度和宽度290 mm及厚度1 mm,并且网状结构在不影响水口座砖寿命的同时能够达到与传统结构基本相同的磁屏蔽效果。此时线圈的最佳加热位置会上移20.2 mm,这有利于电磁出钢系统中感应线圈的安装及其使用寿命的提高。     

基于Maxwell的电磁阀导磁部件分析与优化

利用电磁场有限元分析软件Maxwell建立电磁阀二维模型,研究电磁阀导磁部件的结构和材料属性对电磁阀性能的影响。通过对电磁阀的铁心直径、气隙、线圈位置、材料属性等关键参数进行静态/动态仿真分析,计算不同参数下行程与磁力的关系,经过对比得出优化参数。在保持同样大小电压输入前提条件下,在行程为0时,优化后的电磁阀模型电磁力增大了约2倍,且体积减小5.2%。与初始模型相比,该模型能耗低、制造成本低、电磁力大、响应速度快。     

基于多指标正交实验的涡流探头优化设计

为研究涡流检测探头各参数对检测性能的影响,以点式涡流探头为例,探索以最少的试验次数,获得尽量多的有用信息的涡流探头实验设计方法。试验选取了影响探头性能的主要因素———频率、线圈匝数、磁芯直径、线圈外径,以多指标正交实验为基础,通过试验数据的综合水平分析,找出各因素主次及最优参数水平组合。优化设计结果证实:影响涡流检测质量的主要因素是检测频率,综合性能最高的配置是检测频率20 kHz、匝数20匝、磁芯直径2 mm、外径4 mm;优化参数配置方案具有可行性和有效性。     

固溶温度对GH4169微观组织形貌及超声特性的影响

对不同固溶温度的GH4169合金试样,进行了微观组织形貌观察,提取了晶粒尺寸、形状特征参数。采用纵波回波法和共线穿透法进行超声检测和非线性超声检测,计算合金的超声特性参数。提取的超声特性参数包括:衰减系数、声速、相对非线性系数、背散射信号(位于一次底波和二次底波之间)经验模态分解后固有模态函数的平均功率和波形指数。超声-微观结构参数对比分析的结果表明,通过衰减系数、声速、非线性系数可有效识别相变,衰减系数对晶粒尺寸波动敏感,随晶粒粗化而增大;所提取的固有模态函数平均功率和波形维数都可以对晶粒尺寸进行评价,但尚难以用于表征晶粒纵横比。     

工艺参数对磁脉冲成形汽车用6016铝合金板材性能的影响

使用不同放电电压、工件间隙、是否润滑等工艺参数对汽车用6016铝合金板材进行磁脉冲成形,并进行了拉伸性能和冲击性能的测试与分析。结果表明,随放电电压从4 k V增大至10 k V,工件间隙从0.05 mm增大至0.25 mm,6016铝合金板材的拉伸性能和冲击性能均先升高后下降;与不使用润滑相比,使用聚乙烯膜润滑时板材的力学性能得到提高。6016铝合金磁脉冲成形时的放电电压优选为7 k V,工件间隙为0.15 mm,并使用聚乙烯膜润滑。     

钢管斜连轧工艺参数对轧制力及荒管尺寸精度的影响

为分析斜连轧工艺参数对轧制力及荒管尺寸精度的影响,取工艺变参数及范围:顶头前伸量15~28 mm、穿孔段送进角7°~9°、穿孔段孔喉34~35 mm、轧管段轧辊转速182~190 r·min-1,在斜连轧实验机组上对Φ40、Φ42 mm的管坯进行单变量多组实验。结果表明:在实验参数范围内,随顶头前伸量增大,穿孔段轧制力减小,顶头轴向力先减小后增大;随送进角的增大,穿孔段轧制力减小,顶头轴向力微增大;当管坯直径一定时,随孔喉减小,轧制力增大,而当孔喉一定时,随管坯直径增大,轧制力增大。在穿孔段工艺参数一定时,轧管段轧辊速度不同的情况下,若张力轧制时穿孔段及轧管段轧制力均减小,相反若推力轧制时均增大。对斜连轧后荒管的分析结果显示微张力轧制得到的荒管壁厚精度达±0.2 mm,外径精度达±0.35 mm。     

铁磁性管道脉冲远场涡流检测中线圈间距影响

依据分析检测原理,对铁磁性管道脉冲远场涡流检测时激励线圈与接收线圈之间的间距对缺陷检测结果的影响进行试验研究。给出了试验所得的检测线圈衰减曲线、检测灵敏度曲线以及感应电压剖面曲线。对材质为J55,尺寸为73.8 mm×5.7 mm的油管进行检测试验,结果显示当线圈间距由60 mm逐步增加到210 mm时,检测线圈感应电压衰减曲线发生明显变化,缺陷检测灵敏度|Δu|/u由0.35逐步增加到143,最高灵敏度对应的接收时间点前移2 511μs;但线圈间距增加到240 mm时,灵敏度|Δu|/u降为73。试验结果表明:线圈间距为210 mm时,其检测灵敏度最佳。该研究对脉冲远场涡流检测探头的设计具有参考价值。     

放电电压和工件间隙对铜铝管焊接头性能的影响

分别采用6种不同的放电电压和工件间隙工艺参数组合进行铜铝管接头的电磁脉冲焊接试验,并对接头进行了室温冲击性能和120 h盐雾腐蚀试验。结果表明,随放电电压从3 k V增大到11 k V、工件间隙从0.00 mm增大到0.25 mm,接头冲击性能和耐腐蚀性能均先提高后下降。铜铝管电磁脉冲焊接时的放电电压优选为8 k V、工件间隙优选为0.15 mm。     

壁厚对9％Cr热强钢管局部焊后热处理温度场的影响

对Φ575 mm×35 mm、Φ605 mm×51 mm和Φ580 mm×110 mm等3种规格的9%Cr热强钢管道进行了局部焊后热处理试验,研究了壁厚对管道焊后热处理温度场的影响。结果表明:壁厚增大使管道焊后热处理时的内壁温度明显降低,导致内外壁温差增大,内壁均温区宽度显著减小;对于外径相同的9%Cr热强钢管道,壁厚增大时管道内径减小,散热减小使内外壁温差增长的趋势较内径相同、壁厚增幅相同的管道明显减缓。对厚壁的9%Cr热强钢管道,壁厚对轴向温度梯度的影响较小,因此局部焊后热处理参数选取的关键是使内壁获得足够的均温区宽度,为此需要增大管道加热区的宽度。     

电子束熔丝增材制造大功率电子枪研制

根据电子束熔丝增材制造需求,结合理论计算,利用三维造型软件设计了电子枪结构包括阴极组件、栅极、阳极、聚焦线圈、扫描线圈;利用模拟仿真软件对电子枪结构进行优化,最终得到优化后的电子枪栅极球面直径14 mm、阳极孔径3.5 mm、阳极倾角140°、阴阳极距离10 mm、聚焦线圈匝数1 800匝、磁轭间隙30 mm、线圈内径60 mm、外径150 mm;设计了电子枪聚焦及偏转扫描驱动电路,带载测试聚焦电流最大值可达1.49 A,偏转扫描最大电流可达±1.06 A,扫描频率达2 kHz;对电子枪性能进行测试,最高耐压达到-75 kV,功率达到30 kW,TC4的熔丝增材成形效率达到5.16 kg/h。研制的电子枪结构轻便、束流品质好、成形效率高,适合于用作真空室内动枪。     

线圈外置式磁流变液减震器的结构设计与磁场仿真北大核心

内置线圈发热会影响磁流变液黏度,并且线圈内置会导致安装、拆卸不易。为解决以上问题,研究线圈外置式磁流变液减震器的结构设计;通过仿真分析不同的缸体材料、线圈布置方式和结构参数对间隙处磁感应强度的影响。结果表明:间隙处的磁感应强度随着电流的增加而逐渐增大,但是受材料磁饱和强度的影响,不能无限增加;线圈外置式磁流变液减震器要使用槽宽尽可能大的单线圈模型;随着间隙的不断增加,间隙处的磁感应强度不断减小。     

基于正交试验设计的比例方向阀响应时间优化

以一种大流量比例方向阀为研究对象,利用AMESim软件搭建仿真模型,通过正交试验对其关键结构参数进行改进,获得最优化响应特性。将回液阀芯响应时间、进液阀芯开启和关闭响应时间作为评价指标,研究环形阻尼孔、回液阀芯外径、控制腔直径和锥阀口直径4个因素对比例方向阀的影响规律。结果表明：回液阀芯外径对回液阀芯响应时间影响显著,控制腔直径对进液阀芯开启响应时间和关闭时间影响显著;最优结构参数为环形阻尼孔径2.0 mm、回液阀芯外径30 mm、主阀控制腔直径25 mm、锥阀口直径31 mm;与优化前相比,优化后比例方向阀的回液阀芯响应时间减小22.72%,开启和关闭响应时间分别减小34.29%和66.44%,满足优化要求。     

电弧离子镀电磁线圈电压对TiAlN涂层结构及性能的影响

目的 揭示电弧离子镀过程中,电磁和永磁复合磁场耦合作用下电磁线圈偏压对TiAlN涂层结构及性能的作用规律,优化TiAlN涂层制备工艺。方法 采用电弧离子镀技术在M2高速钢基体表面沉积高Al含量Ti0.33Al0.67N涂层（TiAl靶,原子数分数,Ti∶Al=1∶2）。改变电磁线圈电压,研究涂层微观组织结构、表面粗糙度、硬度、膜/基结合力和耐磨性的变化规律。结果 在15~45 V范围内,电磁线圈电压小于30 V时,Ti0.33Al0.67N涂层内部致密;线圈电压大于30 V时,涂层内部变得疏松。线圈电压为15 V时,TiAlN涂层表面粗糙度最小,为0.2 μm。随着线圈电压升高,Ti0.33Al0.67N涂层硬度增大,线圈电压为45 V时,Ti0.33Al0.67N涂层硬度达到最大,为3866HV0.025。随着线圈电压的升高,Ti0.33Al0.67N涂层膜/基结合力及耐磨性先增加后减小,线圈电压为15 V时,结合力最高,为95.4 N,磨损率达到最低,为1.62×10-15 m3/(N?m)。结论 在线圈电压较小时,随着电压的升高,作用于阴极靶材的磁场强度增加,阴极弧斑速度加快,每个弧光点维持时间缩短,能量降低,离化率升高,溅射出的液滴数量减少,涂层结构致密,粗糙度降低,硬度和耐磨性能升高;随着线圈电压进一步升高,磁场强度继续增大,弧斑运动受到的磁性束缚力增大,弧斑运动半径向靶材中心收缩,作用于固定位置的弧光累计时间更长,离化率降低,液滴增多,涂层综合性能下降。     

感应凝壳熔炼悬浮驼峰数值模拟研究

采用计算机模拟方法,定量研究了安培·匝、坩埚开缝数、不同合金以及线圈位置对悬浮驼峰高度的影响.结果发现,悬浮驼峰的高度随着加载安培·匝数值的增大而呈线性增高.每增加1 000 A·匝,驼峰高度增加4.2 mm.开缝数小于40时,悬浮驼峰的高度和坩埚开缝数成正比,坩埚开缝数每增加1,驼峰高度增加0.6 mm;开缝数大于40时,悬浮驼峰高度随坩埚缝数增加而缓慢提高.炉料的相对磁导率越小,悬浮驼峰的高度越高;合金的密度越大,悬浮驼峰的高度越低.Ti-48Al-2Cr合金的密度最小,其悬浮驼峰高度最高;Ti-15V-3Cr合金的密度最大,其悬浮驼峰高度就最低.     

体育器材用5052铝合金管件的磁脉冲连接工艺的试验研究

采用不同的放电电压和不同的内外层工件间隙对体育器材用5052铝合金管件进行了磁脉冲连接试验,并进行了室温拉伸性能和冲击性能的测试与分析。结果表明,随放电电压从6 kV增大至12 kV或内外层工件间隙从0.1mm增大至0.2 mm,接头的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击吸收功和接头系数均先增大后减小。放电电压优选为9 kV、内外层工件间隙优选为0.15 mm时,接头系数达到106.6%。     

网电极沿面介质阻挡放电等离子体润湿性改性及清洗性能研究

目的 针对大气压等离子体装置存在的等离子体面积小、温度高及均匀性差等问题，研发一种网电极沿面介质阻挡放电装置和等离子体清洗平台。方法 通过静电场仿真和实验，优化装置的结构参数，通过分析放电波形探究装置的放电特性。最终确定网孔的对角线尺寸为6 mm，采用厚度为0.3 mm的云母片作为介质材料。通过清洗平台对涂有润滑油的玻璃表面和铝片表面进行清洗实验，并通过AFM、SEM、EDS对清洗前后的表面形貌和元素组分进行分析，探究等离子体清洗机理。结果 放电装置的电场强度和放电功率与网孔尺寸、介质材料的相对介电常数及放电电压呈正相关，与介质厚度呈负相关，放电装置的放电功率随着频率的增加呈先增大后减小的趋势，样品表面接触角随着电压的增大显著降低，随着放电频率的增加呈先减小后增大的趋势，并在5.29 kHz时达到最大放电功率(79 W)。通过试验得到了玻璃的最优清洗参数，电压峰值为11.52 kV，放电频率为5.29 kHz，处理距离为0.3 mm，处理时长为20 min，样品移动速度为2 mm/s。得到了铝片的最优清洗参数，放电电压峰值为11.60 kV，放电频率为5.29 kHz，处理距离为0.3 mm，处理时长为30 min，样品移动速度为2 mm/s。结论 从润湿性改变、光学显微镜照片、扫描电镜、原子力显微镜及表面元素的角度对样本表面的油污进行检验，经检验发现，样品表面的油污被去除，并显著改善了其润湿性。等离子体清洗以化学反应为主，可在不对表面造成损伤的前提下去除表面有机污染物。     

压力平衡气动比例阀设计与试验研究

比例阀与电磁阀的不同之处在于能够实现流量的连续调节,因此其设计方法也不同。介绍自行研制的气动比例阀结构,概述其工作原理,详细介绍了动阀芯结构尺寸、线圈组件设计方法,通过增加密封膜片使阀芯受力平衡,使阀芯在运动过程中只受电磁力和弹簧力作用,更容易实现动态平衡并降低电磁铁功耗。为了提高输出电磁力的水平特性,对隔磁环进行了参数化仿真研究,最终确定最优隔磁环参数θ2=60°,Δh=0.2 mm,θ1=90°, h=1 mm。根据动态平衡确定了弹簧力范围,通过Inventor软件确定了复位弹簧参数,最后对气动比例阀的流量特性进行了试验。试验结果表明：该气动阀的输出流量能够随控制电压实现连续变化,满足比例阀的基本性能。