超声辅助激光熔覆TiCN镍基涂层组织及性能研究

为了探究超声频率对激光熔覆涂层的影响，设置5组对照实验。通过施加超声频率0 kHz、26 kHz、30 kHz、34 kHz和38 kHz辅助制备出TiCN增强镍基涂层，对各涂层宏观形貌、显微组织及耐磨性进行了研究。结果显示：施加超声不会使涂层产生新的物相且在一定程度上促进TiCN增强相的生成；增加超声频率，涂层中气泡数量减少，晶粒更细小紧密，涂层中团聚现象减少；增加超声频率，涂层显微硬度增加，当超声频率为38 kHz时涂层显微硬度最高且变化平稳；对比未施加超声的涂层，施加超声频率38 kHz时的涂层磨损量减少约30%，且主要磨损由粘着磨损转变为轻微犁削。     

超声技术在硅湿法腐蚀中的应用

为了获得平滑的硅湿法腐蚀表面,在硅湿法腐蚀中引入超声技术.对超声湿法腐蚀系统进行了改进,以确保腐蚀溶液的顶部和底部温差在0.5 ℃之内.采用60 ℃,10 %质量分数的KOH溶液,在超声频率为59 kHz,超声功率为60～180 W(间隔10 W)条件下对(100)硅片进行湿法腐蚀.最后,运用激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)对腐蚀后硅片表面粗糙度进行测量,并探讨超声参数的选择对腐蚀表面质量的影响.实验结果表明:超声功率在120 W时,可以获得平滑的腐蚀表面,表面粗糙度Rq值为0.020 μm.在湿法腐蚀系统中采用超声技术,可以明显改善腐蚀表面质量,在较低温度和较低浓度的KOH溶液中,选择合适的超声参数可获得高品质的腐蚀表面.     

探头中心频率与摩擦副材质对超声膜厚测量范围的影响*

目前超声膜厚测量研究均是在固定探头中心频率(或单一摩擦副材质)下进行的,未考虑探头中心频率与摩擦副材质的变化对膜厚可测量范围的影响。为定量分析2种因素对膜厚测量范围的影响,设计一种压电陶瓷驱动的高精度微调式实验装置,基于弹簧模型利用不同中心频率探头对不同摩擦副材质间的水膜厚度进行测量。实验结果表明:膜厚的可测量值随探头中心频率的增大而减小,随摩擦副阻抗值的增大而减小;与理论值相比,利用超声探头测量水膜厚度的相对误差均低于10%,验证了实验装置及方法的可行性。提出一种根据摩擦副材质和期望测量膜厚范围来确定探头有效带宽的方法并进行试验验证,可为工程实际中不同膜厚测量时超声波探头的选型提供参考。     

基于ANSYS的超声搅拌摩擦焊系统设计与仿真

针对搅拌摩擦焊技术在厚板焊接时焊缝深层易出现组织疏松等焊接缺陷的问题,提出将超声振动能量导入到搅拌摩擦焊缝区,设计了超声搅拌摩擦焊接装置。利用ANSYS软件的多物理场耦合功能,将结构场与电场进行耦合,建立了整个超声搅拌摩擦焊系统的有限元计算模型并进行了模态分析和谐响应分析。计算结果表明,其共振频率为19.494kHz,与后来实际测量的共振频率19.56kHz接近。在施加1000V的正弦电压时,其振动输出端的最大振动位移发生在频率为20kHz左右,振幅约为72μm,满足设计要求。     

一种罐体内料液重量测量方法

烟草加工企业使用罐体盛装香精香料。本文介绍了使用超声、雷达和压力等几种测量罐内液体重量的方法。最终选用一种剪切梁电阻应变式称重传感器结合变送器和上位机系统对料液重量进行测量。     

带轴锥齿轮超声研齿振动系统的设计与试验

为了满足带轴锥齿轮超声研磨加工的谐振频率要求,利用波动理论对不同结构的3种带轴锥齿轮的超声变幅系统进行谐振设计,建立了统一的谐振频率方程,并对位移放大系数和最大应力进行了比较。运用有限元方法,对由复合变幅杆和换能器组成的超声激励-变幅振动系统进行了模态分析和谐响应分析。最后对超声振动系统进行了阻抗分析和频率测试。试验结果表明：实际超声振动系统的谐振频率为23.269kHz,与设计频率误差约1.17%,试验结果与有限元分析和理论分析结果基本吻合,验证了理论设计的准确性。     

相控阵超声检测轨道式电动扫查小车的设计

为了解决相控阵扫查架对焊缝扫查过程中存在误差较大、无固定扫查路径、检验人员容易出现疲劳等问题,结合国内外相控阵扫查架的设计思路,运用轨道导向设计理念,设计一种以轮毂电机作为驱动轮,以轨道槽轮作为限位导向装置的新型相控阵超声焊缝检测三槽轨道扫查架小车。该装置由三槽轨道、车架、轮毂电机、导向轮、车架、电池及电池架、编码器架、探头架、编码器和探头等组成。该装置在使用过程中,将轨道吸附于罐体外壁,随后将电动牵引小车放置于轨道上,小车的轮毂驱动轮与轨道外槽配合,小车上下两排导向限位轮与轨道上下槽配合,通过调整探头与罐体焊缝间的间隙,获得最优检测距离,小车运行速度可以适时调整,以得到最为合适的检测速度。小车运用轨道可实现小车沿环形焊缝运动,运用轮毂电机可极大减小整体装置的体积同时便于调速,运用限位导向轮可使小车在运动过程中平稳可靠。小车设置可调式编码器架及探头架可快速调节编码器及探头位置,设置车载锂电池为轮毂电机供电,使其拥有操作简单、性能可靠以及具备高效的续航能力。     

基于ANSYS设计的旋转超声加工振动装置与试验

旋转超声加工是加工陶瓷等硬脆材料的有效方式。参数化设计了旋转超声加工振动装置模型(包括夹心式压电换能器、变幅杆和工具头),运用ANSYS压电分析模块对旋转超声振动装置进行模态分析与谐响应分析。结果表明:当频率为19.8 kHz时,变幅杆小端面输出振幅最大约为19.6μm,符合旋转超声加工的要求。构建了旋转超声加工振动系统,以陶瓷材料为试验对象,进行机械磨削与旋转超声加工对比试验,加工完成后得到了加工深度与表面粗糙度参数,表明采用旋转超声加工可以得到更理想的表面粗糙度和更高的材料去除率。     

超声变幅杆的设计及有限元分析

超声变幅杆在超声加工中的应用日益广泛。结合超声变幅杆理论,采用ANSYS10．0对变幅杆进行了模态分析和参数修正,在此基础土,设计并加工了一个应用于超声显微切割系统中的、谐振频率为60kHz的半波长圆锥形变幅杆,并进行了相关实验。实验结果表明,利用ANSYS软件辅助设计方法得到的超声变幅杆,其谐振频率与模态分析值非常接近,为超声变幅杆的设计、校核和优化提供了一种新途径。     

一种稀油润滑装置的设计

针对高速啤酒灌装机提升气缸的润滑需要,设计了一种适合多气缸工作的稀油润滑装置。该装置主要由储油罐体、管路以及单向阀等组成。工作时压缩空气通入罐体,使罐内产生饱和油气进入管路和气缸,油气在气缸内表面形成润滑油膜,对气缸进行润滑。该装置能为多气缸并联工作且气缸回程无排气的工况提供润滑。该装置耗油量少,已投入实际应用。