高速电弧喷涂过程涂层表面残余应力预测

目的提出一种由连续叠加热失配应力和曲率淬火应力组成的新型涂层表面残余应力预测模型,用于预测高速电弧喷涂成形过程涂层表面残余应力值。方法基于高速电弧喷涂层逐层叠加成形基本假说,利用力和力矩平衡原理,分别建立了涂层逐层叠加热失配应力模型和淬火应力模型,将两模型组合后,得出喷涂过程涂层表面残余应力数值模型。结果通过与X射线衍射仪测得的不同厚度FeAlCrBSiNb涂层表面残余应力值进行比较,发现喷涂一道次时,涂层表面残余应力值为涂层形成过程中最大表面残余应力值。喷涂层厚度为500μm前后,涂层表面残余应力变化规律不同,即理论预测值与实际值随喷涂厚度的增加先减少,当喷涂厚度沉积至500μm后,理论预测值趋于有增有降的波动平稳,而实际测量值在厚度增加至1500μm后逐渐下降。结论高速电弧喷涂过程涂层表面残余应力预测模型,可以较为准确地预测涂层形成过程中表面最大残余应力值和涂层厚度小于500μm时的涂层表面残余应力值,揭示出高速电弧喷涂层实际成形过程表面残余应力的分布规律,即随着喷涂层沉积厚度的增加,残余应力先减少而后沉积至500μm后略微增大。     

面向超大平面机器人喷涂变速度涂层厚度分布模型

针对船舶分段大平面Z字形喷涂轨迹加减速段涂层厚度不均匀的问题，提出一种考虑Z字形喷涂轨迹加减速段动态优化喷枪流量的方法，从而改善整个超大平面的漆膜涂层厚度不均匀的问题。分析导致船舶分段超大平面两端涂层厚度明显增厚原因；在不考虑存在加减速区间的基础上建立喷枪涂层厚度分布模型，优化喷涂速度与喷涂间距，使得在考虑加减速区间时匀速段的涂层厚度满足要求；最后建立喷枪动态变流量涂层厚度分布模型，从而使得整个超大平面的涂层厚度的均匀性达到最优。以某船舶分段超大平面为例，加减速区间的加减速类型为等加速等减速，通过数值模拟与实验的方法验证了该方法的有效性与可行性。     

用GA-BP算法研究超音速电弧喷涂JCW-S-AM涂层显微硬度与工艺参数间的关系

采用超音速电弧喷涂设备在不同工艺参数条件下制备JCW-S-AM涂层,利用显微硬度计测定各种涂层的显微硬度.根据测试结果,运用GA-BP算法构建涂层显微硬度与喷涂电压、喷涂电流的关系模型并进行工艺参数优化.研究结果表明:喷涂电压和喷涂电流对涂层显微硬度均有影响,呈现非线性规律,并且电压和电流之间存在交互作用;通过遗传算法优化,获得的最佳喷涂工艺参数为:喷涂电压29V,电流200A.此时JCW-S-AM涂层显微硬度最大.     

基于Eulerian法计算多颗粒冷喷涂Ti-6Al-4V涂层的孔隙率和残余应力

冷喷涂涂层具有喷涂温度低、沉积效率高和结合强度高等特性,在航空航天等工业领域具有广阔的应用前景,但关于喷涂参数对涂层孔隙率和残余应力影响的研究较少。考虑送粉速度和涂层厚度的影响,建立不同颗粒密度和数量的随机分布颗粒冲击模型,采用Eulerian法模拟TC4(Ti-Al-4V)涂层的孔隙率和残余应力分布规律。结果表明,此方法能够很好地预测颗粒的沉积行为,揭示颗粒的原位夯实致密化效应,获得冷喷涂涂层的孔隙率和残余应力分布规律。颗粒密度减小,孔隙率略有降低;颗粒数量增加,孔隙率减小;当颗粒温度在一定范围（523～823K）时,孔隙率随温度上升呈线性降低。同时,不同颗粒密度和数量的模型获得的残余应力分布规律相似。计算结果可为冷喷涂涂层在航空航天等工业领域中的应用提供理论和数据支持。     

中大口径弹药内表面喷涂工艺改进

目的改进弹药内表面喷涂方式及涂料种类,解决弹药装药环境适应性高低温贮存裂纹疵病的问题。方法采用高压无气喷涂技术进行弹体内表面喷漆,替代原有的空气喷涂。探讨涂料压力、涂料黏度、喷嘴移动速度等因素对涂层质量的影响,通过正交试验确定最佳工艺参数。采用直线加速器检测不同漆膜厚度的弹体装药环境适应性裂纹疵病情况。结果涂料压力为65 kg/cm2,涂料黏度为30 s,喷嘴移动速度为50 Hz,喷嘴孔径分别为0.51,0.71 mm时,弹药内表面漆膜具有较好的外观质量,漆膜厚度及附着力满足要求。膜层厚度为180μm的弹药经高、低温贮存试验,未出现裂纹。结论应用实践证明,高压无气喷涂工艺技术用于弹药卧式自动内表面涂装可行,具有一定的行业推广价值。     

HVOF制备铝青铜涂层工艺优化及工艺参数对涂层性能的影响

目的 利用超音速火焰喷涂技术,在铸铝表面沉积质量优良的铝青铜涂层.方法 基于正交实验,研究煤油流量、氧气流量、送粉速率和喷涂距离对涂层厚度、孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.通过XRD图谱,对喷涂粉末和涂层相结构组成进行分析.利用场发射扫描电子显微镜,观察涂层截面形貌,测量涂层厚度.使用ImageJ软件测量孔隙率.采用显微硬度计和电子万能试验机,测量涂层的显微硬度和结合强度.针对正交实验结果,采用极差分析法进行分析,确定最优的工艺参数.结果 由极差法分析得到最优工艺参数:煤油流量为22 L/h,氧气流量为900 L/min,送粉速率为80 g/min,喷涂距离为200 mm.采用最优工艺参数制备涂层,测得涂层厚度为405.43μm,孔隙率为0.10％,结合强度为61.63 MPa,显微硬度为330.33HV0.3.结论 与粉末相比,涂层的相组成未发生改变,均为α相和β'相.通过极差分析可知,不同工艺参数对涂层孔隙率、厚度、显微硬度和结合强度的影响程度不同.在本实验选取的主要工艺参数中,送粉速率对涂层孔隙率和厚度的影响程度最大,喷涂距离对涂层显微硬度的影响程度最大,煤油流量对结合强度的影响程度最大.     

表面喷涂对体育器械耐磨性能的影响

以涂层结合力和磨损失重为考核指标,研究了电弧喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离和空气压力对体育器械表面涂层的组织与性能的影响,并优化了喷涂工艺参数,在此技术上研究了涂层厚度和热处理对涂层结合强度和磨损失重的影响。结果表明,器械表面最佳电弧喷涂工艺参数为:喷涂电压为31 V、喷涂电流为250 A、喷涂距离为210 mm和雾化空气压力为0.5 MPa;随着器械表面涂层厚度的增加,涂层结合强度呈现逐渐降低的趋势;随着热处理温度的升高,涂层的结合强度表现为先增加而后降低,而涂层的磨损失重表现为逐渐降低的趋势。     

基于涂层厚度模型的机器人喷涂轨迹规划研究

为了实现大型复杂曲面的喷涂轨迹规划,提出一种基于涂层厚度模型的高铁白车身机器人喷涂轨迹规划方法。基于静态涂层厚度的椭圆双β分布模型,分析喷涂的累计涂层厚度分布规律,提出一种用于评估相对不均匀性的指标RU,并基于RU指标,通过轨迹重叠的方式保证了涂层厚度的一致性。通过曲曲面的分割与合并,实现了喷涂区域的划分,同时基于包围盒法确定了机器人喷涂路径点空间坐标信息。实验结果表明：基于涂层厚度模型的轨迹规划方法能够有效保证喷涂效果的均匀性,并成功应用于高铁白车身的机器人喷涂加工,显著提升了喷涂质量与效率。     

结晶器表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层的组织性能分析

在结晶器铜板表面超音速火焰喷涂WC-12Co涂层,通过SEM、EDS和XRD分析了涂层的表面形貌、成分变化及涂层与基体的结合性能,采用正交试验设计分析4种喷涂工艺参数对涂层孔隙率、显微硬度和结合强度的影响.结果表明,在氧气流量为850 L/min、煤油流量为6.0 g/h、喷涂距离为400 mm、涂层厚度为0.4 mm条件下,涂层的孔隙率较低,显微硬度较高,且结合强度较大,综合性能达到最优.     

钢管内表面偏心电热爆炸喷涂钼涂层

设计了爆炸丝偏心安置实现圆管内表面电爆炸喷涂方案。通过对涂层厚度与喷涂距离之间关系的理论推导和试验研究,建立了电爆炸丝偏心安置工艺参数的计算方法。进行了圆管内表面偏心电爆炸喷涂试验,在φ57mm×120mm钢管内表面制备钼涂层。结果表明:利用偏心爆炸喷涂方法得到的涂层,在钢管轴向和周向都有较好的均匀性,电热爆炸喷涂对基体组织的影响很小。     

基于机器视觉的热转印胶片缺陷检测

为了解决热转印胶片在生产中存在的若干种缺陷问题,并替换当前较为低效且可靠性低的人工检测方法,提出了一种基于机器视觉的热转印胶片的缺陷检测方法。首先介绍缺陷检测系统的整体构成,然后重点研究了其中的视觉算法流程,包括了通过仿射变换、图像配准等方式进行的目标区域定位,通过改进的ViBe算法、形态学处理等方法进行的图像缺陷检测。最后用包含了合格品胶片与各种缺陷的不合格品胶片样本集合进行实验检测,实验表明,算法缺陷检测能力良好,达到0.5%的漏检率和0.6%的误检率,平均检测耗时为663ms,满足检测速度需求。     

精密碳膜电位计自动修刻技术和系统的研究

提出了一种基于总电阻反馈原理的精密碳膜电位计非线性误差的自动修刻方法,建立了基于该方法的自动修刻系统.在分析精密碳膜电位计制作工艺和原有手工修刻时所使用的测量原理后,结合自动修刻的需要,分析电位计各待修刻点测量数据的特点的基础上,研究出了适用于自动化生产的线性度修刻算法,并进行了实验研究.在分析了影响修刻结果精度的原因后,提出了诸如间接测电阻、刀具补偿等减小误差的方法.为了提高加工效率,对工作台的运动参数进行了优化.实验和分析表明,该修刻算法具有修刻精度高和加工效率高的特点,同时系统稳定可靠,操作简易,能够大大提高电位计生产厂家的生产效率.     

基于神经网络PID控制的液静压轴承等膜厚度研究

针对液静压轴承外部负载改变时、油膜厚度发生变化、从而出现轴承的承载力及阻尼性降低的问题,设计等油膜厚度的主动式控制方法。以比例压力阀作为压力补偿元件,控制回路以供油压力、工作台位移、油腔流量及工作压力作为回馈。计算保持稳态补偿膜厚差所需的供压压力差值作为压力阀的PID控制参数值,再结合类神经网络经训练参数找出最佳PID控制器参数,进行位移补偿控制,达到稳态等膜厚控制。实验结果表明,神经网络PID控制器比其他神经网络控制器具有更快的暂态振荡收敛,并迅速达到等膜厚的目标。     

蓝光过滤多层功能薄膜的遗传算法设计

目的设计出一种在380~455 nm波段具有高反射率,但在500~760 nm波段具有低反射率的多层薄膜结构。方法采用遗传算法,采取截断选择策略,并引入小生境技术,选择灵活性较好的容差型评价函数,通过改变目标反射率,使功能薄膜在可见光波段具有增透与增反两种特性。采用八层不同折射率材料交替结构,计算得出满足光谱特性要求的全局膜系结构参数。结果当材料为硫化锌和氟化镁,厚度为324、142、68、46、51、51、56、145 nm时,380~455 nm波长处的平均反射率高达88.54%,500~760 nm波长处的平均反射率仅为2.00%。由几种常用光学薄膜材料的不同搭配,发现材料的折射率差与两波段的平均反射率差呈现相同趋势。当两种材料的折射率差为0.92时,两波段的平均反射率差为86.54%。结论采用的遗传算法可以简单有效地对多层薄膜结构进行优化,为获得较为理想的蓝光过滤功能薄膜,应尽可能选择折射率差大的两种材料。     

LED工业观片灯和传统观片灯的对比

根据《GB／T198022005无损检测工业射线照相观片灯最低要求》最新标准,对新近使用的LED工业观片灯和广泛使用的荧光灯工业观片灯进行了一系列的测试比较。试验结果表明,LED工业观片灯在亮度,寿命和抗震性等方面优于荧光灯工业观片灯,但其昂贵的生产成本也阻碍了现阶段的推广。随着LED的发展,光效进一步的提高,成本的下降,大有取代荧光灯工业观片灯成为市面上主流工业观片灯的趋势。     

铬膜制备及其膜内残余应力研究

对六价镀铬的工艺进行研究,在45℃、电流密度为15 A·dm-2时电沉积出光亮平整、无缺陷的铬膜.在此基础上在纯铁基体上电沉积制备出一系列不同厚度的铬薄膜,并对其残余应力进行测量和研究.结果表明:Cr膜的平均残余应力和分布残余应力均为拉应力,由于Cr膜在较薄时残余应力的骤降,可判断出其残余应力主要来自于Cr膜的界面应力,与基于Thomas-Fermi-Dirac-Cheng(TFDC)电子理论的判断结果相一致.     

NdFeB薄膜制备及对TbFe薄膜磁致伸缩性能的影响

本文采用磁控溅射镀膜技术,制备NbFeB、TbFe单层及TbFe/NbFeB复合薄膜。通过设计正交试验,优化溅射工艺参数。采用振动样品磁强仪、X射线衍射对不同热处理温度处理的NbFeB薄膜的磁学性能、晶体结构进行了研究,并采用电容位移测量法对TbFe薄膜和TbFe/NbFeB复合薄膜的磁致伸缩系数进行测量。研究结果表明,NbFeB薄膜和TbFe薄膜为内易磁化方向,在低于400℃温度下真空热处理,薄膜保持非晶态,显现较好的软磁性能。与TbFe薄膜复合,可以大大降低薄的矫顽力,其低场磁致伸缩性能优于TbFe单层薄膜,这为提高TbFe薄膜的低场磁致伸缩性能的研究提供了一条新途径。     

CrMnPt反铁磁性膜

上世纪九十年代开发的自旋阀磁头已用于磁盘装置 ,当前自旋阀磁头的最大研究开发课题之一 ,便是开发能赋予固定层强结合磁场 (Ｈｅｘ) [单向各向异性能 (Ｋｅ) ]的反铁磁性膜。现已开发出能获得最大Ｋｅ 的ＰｔＭｎ系膜 ,被看作是当前标准的反铁磁性膜。日本东京的日立制作所的研究者曾在ＣｒＭｎＰｔ膜上涂上ＮｉＯ覆盖层之后加以 2 30℃× 3ｈ热处理 ,所获得的ＣｒＭｎＰｔ膜具有 0 30 2～ 0 345ｅｒｇ/ｃｍ2 的Ｋｅ 值 ,但还未达到实用化水平。最近研究了采取离子研磨技术的效果 ,研究时制备了三种试样 :(1 )Ｔａ(5ｎｍ) /Ｎｉ81 Ｆ…