氮化硅陶瓷球加工缺陷分析与无损检测技术研究

氮化硅陶瓷轴承球具有优良的综合机械性能,在航空、航天等领域有广泛的应用前景。然而在陶瓷球加工的各个阶段都能产生表面缺陷,处于表面和次表面的加工缺陷能显著降低陶瓷球的疲劳寿命。本文综述了陶瓷球的加工方法、加工缺陷的形成与扩展及其无损检测技术的研究进展。制造高强度结构陶瓷的关键是避免材料制备过程中形成的缺陷,球坯材料的显微结构、材料缺陷和机械加工工艺参数对成品球的质量有显著影响。国内外采用射线检测、超声波检测、渗透检测、激光散射等多种方法进行陶瓷球表面缺陷检测研究。由于陶瓷球表面缺陷具有多样性且球表面不可展开,至今还没有完善的无损检测方法。     

轴承钢球表面缺陷的快速检测方法

针对目前轴承钢球表面缺陷检测方法中存在的问题,提出了一种快速检测方法。设计的钢球表面展开结构,解决了钢球表面快速展开问题,能够在快速展开的同时保证检测面的完整性;通过改进光源和检测槽设计,消除了图像采集过程中的钢球表面镜面反射干扰;结合计算机数字图像处理与模式识别技术,实现了背景和钢球的分离、钢球和疵斑的分离,达到了获取钢球表面缺陷特征的目的,使得检测过程自动化。实际使用表明,该方法能够对钢球表面的点子、擦伤、烧伤、划伤、裂纹等缺陷进行检测,可用于钢球表面缺陷在线检测。     

球壳表面缺陷的光学复合式非接触测量

为实现半球壳内外表面缺陷的高精度、非接触测量,在一种新型非正交系坐标测量机的基础上,提出了球壳内外表面缺陷的光学复合式测量方法.该方法将激光测量的点扫描与视觉测量的面扫描相结合,不仅可以测量表面缺陷的覆盖面积和分布,还可以测量缺陷的深度/高度.实际测量结果表明了该方法是可行的,具有较高的精度和效率.     

大型球面精密磨削的球度判别与误差在位补偿方法研究

提出了一种针对大型球面精密磨削、基于图像识别的球度误差判别和误差在位补偿新方法,主要原理是根据展成法球面磨削原理在球面上形成的磨削迹线形貌特征来判别球面的形状误差。根据球面形状误差,来判别砂轮磨削主轴旋转中心线与球体旋转中心线的几何位置偏差状况,对机床几何误差进行分析和数学建模,在此基础上,提出了展成法球面磨削球度误差的在位补偿方法,并设计了在位补偿装置。实验表明该方法可以有效提高大型球面磨削的形状精度。     

微小尺寸零件表面缺陷光学检测方法

为实现微小尺寸零件表面缺陷的快速精确检验,对微小尺寸零件表面缺陷光学检测技术进行了研究.以典型微小尺寸环形零件为研究对象,从零件的表面特征、缺陷类型及检测算法出发,建立了基于机器视觉的微小尺寸零件表面缺陷光学检测系统;通过对微小尺寸环形零件表面缺陷纹理特征研究,提出图像梯度方差加权信息熵算法抑制表面随机纹理,提取微观表...     

使神号航天飞机防热系统概述

使神号航天飞机再入大气层的防热系统(TPS)对设计者是个新挑战。和美国的轨道器相比,使神号体积小、横向飞行距离大,相应地使工作温度升高,再入热过程时间延长。因此,防热系统的总重量比美国轨道器的要求更严格。另一方面,自提出轨道器方案以来,研制了许多新材料(即陶瓷复合材料),因而可能会出现更有效的TPS方案。在对使神号TPS系统进行的初步研究中曾考虑了多种可能的方案,其中包括外部被动TPS、热结构、主动TPS等。选择的方案最后缩简为三个基本方案,一些不同的或备用的方案仍在研究中: 1.陶瓷复合材料热结构:用于头部、前缘、尾翼和控制面。 2.外部绝热:陶瓷复合材料瓦表面涂以轻质绝缘层(或以刚性表面绝热层(瓦)作备用方案),用于高温下表面和部分上表面。 3.柔性表面绝热:用于较低温度的上表面。本文介绍了所研究方案的具体内容、优化方法和方案选择标准。     

低速陶瓷球侵彻明胶研究

为研究低速陶瓷球侵彻明胶运动规律,通过试验和数值模拟方法,测量了不同直径陶瓷球的冲击速度和侵彻明胶深度; 采用能量守恒模型,计算球形破片侵彻明胶深度; 结合试验结果与理论结果进行验证计算。研究发现:对于球形破片侵彻明胶,利用该文的理论分析模型计算出的侵彻深度与试验结果吻合较好; 基于理论模型的可靠性,发现低速陶瓷球侵彻明胶,其直径是影响侵彻深度的主要因素; 将陶瓷球、钨球、钢球的侵彻能力进行对比,综合考虑侵彻深度和最大空腔半径,结果表明陶瓷球更适合作为毁伤元。     

开孔泡沫铝表面缺陷的图像检测法

为提高开孔泡沫铝表面缺陷检测精度,提出基于傅里叶逆变换的检测法。制备开孔泡沫铝样品,采集样品表面图像,用自适应中值滤波算法预处理;用傅里叶逆变换分割缺陷区域,滤波后进行缺陷区定位,提取其特征,完成表面缺陷检测。结果表明:本方法可明显突出缺陷孔洞位置,无黑白点噪声干扰;识别表面缺陷时,误检率最高为1.4%,漏检率最高为2.8%,缺陷检测精度较高,具有一定的实用性。     

某型战车底盘球销发纹缺陷对性能的影响

针对某型战车底盘球销发纹的缺陷，通过有限元分析了球销的受力情况，以及发纹缺陷的影响，进一步分析了战车底盘球销发纹缺陷对整体性能的影响．结果表明，如果将存在锥度表面发纹的球销装能，不会导致球销性能失效，且在拉杆臂上锥孔处，也不会影响球销的使用功能．     

Si3N4陶瓷表面Ni-Ti复合渗镀合金化研究

在多元离子复合渗镀装置中,采用二元复合靶对 Si_3N_4陶瓷表面进行 Ni-Ti 复合渗镀,实现了 Si_3N_4陶瓷表面的合金化。采用 EDS、SEM、XRD 分析方法和声发射划痕试验对陶瓷表面的渗镀层进行分析。结果表明:渗镀层中含有镍、钛、铁等元素,各元素分布较为均匀,没有明显的成分聚集现象;渗镀层与 Si_3N_4陶瓷基体界面成分过渡连续,没有微观和宏观缺陷。声发射划痕试验结果表明,渗镀层与陶瓷基体结合得较好,在100 N 的最大载荷下,渗镀层没有出现剥离和崩落现象。     

Processing Defect Analysis and Nondestructive Evaluation Technology for Si_3N_4 Bearing Ball

Researches on the processing method of ceramic bearing ball,the formation and propagation of defects in the manufacturing and the nondestructive evaluation（NDE） are summarized in this paper.The key for successful processing of high strength ceramic balls is to avoid producing related defects.Many investigations show that the material microstructures,defects as well as mechanical processing parameters influence the final surface quality significantly.Most of NDE technologies,such as radiation,ultrasonic,dye-penetration and laser scatter,have been studied for ceramic bearing ball surface inspection around the world.So far,the difficulties to develop the perfect NDE system for ceramic bearing balls,which are caused by the defect variety and surface unfolding,have not been overcome yet.     

硝化棉基微孔球形药的结构控制研究

为了有效控制硝化棉(NC)基微孔球形药的结构,通过调节工艺参数及引入烷烃溶剂等方法,探索颗粒直径、颗粒表面孔隙率和颗粒球形度的变化规律。结果表明:提高溶剂用量可以降低硝化棉溶胶及乳液的粘度,微孔球形药的平均粒径显著减小。在乳化发泡环节引入烷烃作为致孔剂,可以制备出表面开孔的微孔球形药,随着烷烃用量的增加,表面孔隙率逐渐提高,样品的比表面积也相应增加。采用浸析法进行溶剂驱除时,降低加水速度可以显著提高微孔球形药颗粒的球形度。通过调节工艺参数及在乳液中加入烷烃溶剂,实现硝化棉基微孔球形药结构的定量控制是完全可行的。     

磁悬浮球控制系统的仿真研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计PID控制算法实现系统的稳定控制.建立磁悬浮球系统的动力学模型,并对其中的非线性部分进行平衡点处的线性化,采用根轨迹校正设计超前滞后控制器.最后采用PID控制设计,并使用根轨迹校正中零极点对系统性能影响的思想去调整PID参数,使系统的稳定性、动态性能和稳态性能满足要求.     

多轴超声C扫描系统在车辆负重轮检测中的应用

采用多轴超声水浸C扫描系统检测车辆负重轮的内部缺陷,对扫描工艺参数、曲面路径快速编制进行了研究,获得了最佳检测工艺参数及快速编制曲面跟踪路径方法。结果表明,曲面跟踪C扫描检测是车辆负重轮理想的检测方法,不仅有利于缺陷的检出,而且检测结果准确、检测效率高,适合大批量作业。     

基于激光距离选通的非视域成像特性分析

激光距离选通成像系统借助具有一定镜面反射特性的中介反射面可以实现绕过拐角对隐蔽目标成像,即非视域成像。在对中介反射面模型化的基础上,分析并推导非视域成像系统探测器光敏面上的信号辐照度与干扰辐照度,进而给出非视域图像的对比度模型;结合典型非视域成像系统参量,分析中介面反射特性及其位置对非视域成像的影响。分析结果表明：对于大多数实用的中介反射面,只有采用激光距离选通成像模式才能实现非视域成像;当探测器和目标的位置确定时,中介反射面距离目标越近,非视域成像系统探测、识别目标的难度就越大;在实际使用过程中,采取适当的使用策略或方法可以最大限度发挥系统的性能。文中建立的模型及分析结果对于非视域成像的理论研究、系统设计和实际应用具有指导意义。     

火炮炮膛质量检测技术研究

介绍了一种利用ＣＣＤ摄像镜头来获取火炮炮膛表面疵病信息的检测装置，论述了该装置的设计思想和实施方案，该装置以ＣＣＤ摄像镜头为传感器，使用ＩＢＭ－ＰＣ／ＡＴ４８６机作主控和图像处理系统，主要用于各种火炮炮膛表面疵病（烧痕，裂纹，瑕点等）的实时自动检测，也可对石油，化学工业中各种金属管道进行自动检测。     

基于稀疏化LS-SVM的漏磁缺陷三维轮廓重构

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。将最小二乘支持向量机( LS-SVM)应用于漏磁缺陷的三维轮廓重构中,并对LS-SVM采取了稀疏化处理,将漏磁信号磁通密度法向分量Bz作为支持向量机网络的输入,缺陷的几何参数长度、宽度、深度作为输出,由实验测量数据和三维有限元仿真计算得到的仿真数据组建样本库。建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷三维轮廓图的映射关系,实现了缺陷三维轮廓的重构。实验结果表明：该方法具有很高的精度和很好的泛化能力,同时对噪声也有一定容忍能力。     

基于响应面法的双级串联轴承结构优化设计

双级串联轴承相比传统的单级轴承具有极限转速高、使用寿命长等优点，但双级串联轴承相比单级轴承增加了一级轴承结构，导致整体质量较大，限制了很多场合的应用。针对此问题，对双级串联轴承结构进行优化设计。通过有限元分析，得到轴承等效应力、接触应力和整体温升情况，并采用响应面法对各设计变量进行局部灵敏度分析，确定并筛选出与目标函数相关性较高的参数。以轴承质量、疲劳寿命和温升为优化目标，以球径、球数和沟曲率半径系数为设计变量，通过多目标遗传算法对双级串联轴承进行多目标优化设计，从而得到双级串联轴承最优内部几何参数，并根据优化结果搭建试验装置进行了试验验证。优化结果表明：优化后双级串联轴承质量减轻10.47%，最大接触应力减小9.11%，最大等效应力减小6.45%，最大温度增大1.9%，所提优化方法为双级串联轴承结构设计及航空场合的拓展应用提供理论依据。