基于人工神经网络的超声加工振幅控制的研究

针对超声振动加工中,系统振幅随外界条件的变化而衰减的问题,提出了利用人工神经网络分析换能器的输入电流,以保证超声加工的振幅始终工作在最大值附近。通过人工神经网络训练数据,建立换能器输入电流与超声波发生器频率调整间的关系,达到实时调节超声波发生器频率使整个系统处于谐振的作用。最后,将此方案应用在功率超声珩磨加工中,通过换能器输入电流的稳定性和加工精度证明此方案的效果。     

超声波振动切削在生产中的应用

一、振动切削的方法与装置振动切削是近代出现的一种特殊的切削加工的方法。它是在切削加工的基础上,利用专门设置的振动驱动装置,使切削工具以振动频率 f、振幅 a,在切削方向上按正弦波形作强迫振动,并和切削速度 V 之间保持V<2πaf 的条件,才能够形成的一种脉冲式的变速断续的切削过程。振动切削需要设计一套声振系统,包括:振动源(即超声波发生器)、换能器、变幅杆及刀具。振动切削的生产应用取决于性能可靠的超声波发生器及振切装置的良好结构,例如:刀具与变幅杆的联接等等。     

超声波强化加工高强度陶瓷用金刚石工具的物理-机械性能和切削性能

在许多现代化科学和技术部门,作为结构材料广泛采用硬脆非金属材料:玻璃、硅微晶玻璃、花岗岩、"碳-碳"复合材料、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等.机械加工这些材料零件的有效方法是用金刚石工具超声波加工.但是,现行金刚石工具(砂轮、钻头等)用的金属结合剂很少适于加工Si3N4和SiC基高强度热压陶瓷,因磨损强烈、金刚石前端部被部分破坏、金刚石的消耗大、切削过程的可靠性低.     

45钢超声振动钻削加工机理及其试验研究

通过超声振动加工技术对45钢进行钻削加工试验,研究超声振动加工技术的钻削机理、加工孔的表面微观形貌、切屑形态,以及超声振幅和主轴转速对加工孔表面粗糙度的影响规律。结果表明:在普通车床CA6140上利用超声振动发生器、换能器、变幅杆连接钻头对45钢进行钻削,可实现传统钻削加工与超声振动钻削加工的良好结合,有效改善孔内表面的形貌,降低表面粗糙度值,且切屑形态规整;同时,超声振幅控制在20μm最佳,主轴转速在320~400 r/min范围内的加工效果较好。     

径向振动匹配层换能器的设计参数及模态优化

设计基于匹配层外壳的径向振动换能器,分析匹配层材料、换能器直径、压电振子厚度对换能器模态振型的影响,并结合设计频率下最佳模态振型优化换能器设计参数。结果表明:树脂基匹配层显著提高换能器在空气介质中的发射效率。随着换能器直径减小、压电振子厚度增加,径向振动换能器激振效率提高。优化的换能器直径为100 mm,压电振子厚度为10 mm,在第三阶谐振频率为34 729 Hz时,可实现高效率、高质量振动辅助研磨加工。      

单晶硅反应激波刻蚀试验研究

提出基于脉冲超声波聚焦的反应激波刻蚀加工方法,采用大功率压电陶瓷激波发生器,在液体介质中产生聚焦脉冲超声波(频率1 MHz),由于传输过程中形成的非线性效应形成高能、瞬时压力激波,结合化学腐蚀方法,利用物理和声化学作用,使位于聚焦区域的材料迅速蚀除.采用激波、超声波和磁力搅拌3种不同方式对单晶硅进行刻蚀试验,结果表明反应激波刻蚀速率最快.在此基础上,进一步分析研究了腐蚀剂浓度、反应温度及激波功率等不同工艺参数对刻蚀速率的影响,并对反应激波刻蚀硅加工基本规律进行了探讨,为后续研究提拱了理论和试验基础.     

多层压电陶瓷变压器的振动与疲劳

低温共烧多层压电陶瓷变压器具有体积小、转换效率高、升压比高、无电磁辐射等优点,是传统电磁变压器在小功率仪器设备上理想的替代品.采用Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(ZrTi)O_3低烧瓷料,通过干法流延多层叠印技术制备出高性能多层压电陶瓷变压器样品,内电极银钯浆配比7:3.利用Polytec300-F扫描激光测振仪测试了多层压电陶瓷变压器沿长度伸缩振动的位移和模态.通过对压电变压器振动性能和升压比的测试,研究了器件性能衰减及疲劳特性.     

超声加工振动系统设计的若干问题

本文讨论应用于超声加工的压电换能器的设计问题,简介几种常用的超声变幅杆,并提出两种新型变幅杆的设计方法。一、引言超声加工是功率超声应用中比较早用于生产的技术之一,国内外已有广泛的应用。超声加工设备中的关键部件是超声换能器及变幅杆(包括传振杆),加上加工工具一般统称为超声振动系统(见图1),其主要作用是把电能转换为声能并依特定要求传送到加工区域。     

超声波探伤换能器及其性能要求

本刊1995年第1期刊出了“超声波探伤换能器的重要性”一文,目的是想唤起超声波换能器生产厂商及超声波探伤人员的重视,以促进国产超声波探伤换能器质量的提高。文章发表后,引起了不少从事超声探伤工作者的注意,但由于条件的限制,国内不少生产厂对如何改进和提高换能器的性能指标,缺少必要的措施,为此,想再就探伤用换能器性能指标要求提出具体意见,以引起生产者和使用者的重视。 1 超声波的发射和接收 目前用于超声波探伤的换能器,大都利用压电材料所具有的压电效应,以产生和接收超声波,通称为压电超声换能器。 压电材料具有外部加机械压力,使之变形,其表面即产生电荷的效应,这是1880年居里兄弟所发现,随后于1881年又发现了在压电材料两极间加以电压就产生变形的现象。前者称为压电效应,后者称     

超声波椭圆振动装置设计及其振动特性控制

基于PZT-8陶瓷晶片的压电效应和超声波声学特性,设计制造了超声波换能器和变幅杆。根据椭圆轨迹形成机理,搭建了超声波椭圆振动装置,分析了两相激励电压值和相位差与椭圆形状的关系。实验与测试结果表明:超声振子的谐振频率符合设计要求,单向振动轨迹为正弦谐振曲线,两振动系统运动叠加形成椭圆轨迹;根据特定加工条件调整装置激励电压和相位差,可控制椭圆振动轨迹的形状。     

超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪

1 常规超声波探伤仪的基本结构超声波探伤仪的基本结构框图如图1所示.探伤仪有同步电路、发射电路、接收电路、时基电路、显示器、电源和超声波换能器等几个部分组成.同步电路:产生使整个仪器协调工作的同步脉冲信号,以同步触发发射电路、时基电路及闸门电路等部分,以便在显示屏上稳定地显示所需观察的超声回波脉冲.发射电路:产生高压(负)脉冲,激励超声波换能器产生高频振荡,从而形成脉冲超声波,经耦合层进人被检构件和材料.接收电路:从超声探头接收到的微小超声信号,经压电晶片转换为微弱的电脉冲信号,经接收电路放大后显示在示波器上.常规超声波探伤仪接收电路由衰减器、高频放大器、检波和视频放大器等几个部分组成.调节衰减器实际上是调节放大器的增益,以便使所观察的回波以合适的高度显示在示波屏上.时基电路:实际是方波形成电路和锯齿波形成     

模具超声波抛光

<正> 模具抛光是模具制造过程中比较费时和费力的工序,例如塑料模的抛光时间通常占模具加工总工时的三分之一左右。因此,开发和应用抛光新技术,快速去除电加工变质层,提高抛光效率和质量,对于缩短模具制造周期来说是非常重要的,超声波抛光就是其中的一项行之有效的新技术。 超声波抛光的原理与超声波加工的原理相似。图1是其原理的示意图。利用超声波振动发生装置使抛光工具产生超声频振动,振动频率通常是20至30千赫,振幅约10至20     

浅谈超声波铆焊

超声波铆焊是利用机器的超声波发生器产生20KHz的超声波，通过换能器，将转换成的超产能量传递给在设定的压力及保持时间下的两个热塑性塑料制品，使之局部熔焊成一体的操作过程。超声波铆焊须有一台超声波焊接机，产品工具头，固定产品零件的夹具及其辅助工具。打开机器电源，调节预测开关至超声预测，使换能器上的工具头应有超声振动。拨动“压力控制盘”至适当位置，使超声时间在0．1～5s可调，此时机器调式完毕。放入被铆焊产品零件并定好位，操作机架上的二只启动按钮，即可进行超声铆焊。对产品较薄小的压力可控制在IO以下，超声时…     

旋转超声磨削氧化锆陶瓷孔的质量控制研究

目的 确定在旋转超声磨削加工下使氧化锆陶瓷出孔端面崩边面积最小时的最优磨削参数,并证明在工件底部加辅助支撑抑制崩边策略的合理性,为实际生产提供理论指导.方法 以出孔端面崩边面积与加工后理想孔面积之比Hd值作为出孔质量评价指标.首先对氧化锆陶瓷进行孔磨削正交实验,实验设置为三因素四水平,因素分别为主轴转速、进给速度及超声波振幅,得到各因素对Hd值的影响趋势及初步预测最优磨削参数组合;其次利用单因素实验,进一步分析各因素对Hd值的影响及确定最优的磨削参数范围;最后通过在工件底部加辅助支撑来进一步降低Hd值.结果 通过实验得到最优的加工参数范围,主轴转速为15000～17000 r/min,进给速度为0.5～0.6 mm/min,超声波振幅为6～8μm时,可将Hd值控制在3.308×10-3以内.采用辅助支撑后,Hd值最多可再降低11.83％.结论 旋转超声磨削加工下,氧化锆陶瓷出孔Hd值随主轴转速、进给速度和超声波振幅的增加呈先减小、后增大的趋势,在保证进给速度最优时,适当提高主轴转速及超声波振幅有助于提高出孔表面质量,并可提高加工效率.采用在工件下方加辅助支撑的策略,能有效降低出孔端面崩边面积,并从理论和实验上证明其可行性.     

自激振动切削在销孔加工中的应用

自激式振动切削,是近几年来兴起的一种以动制动的新型加工方法。它以自身固有的振动、刀具的振动及工件的振动相抵消,从而达到降低或消除工件振动所带来的加工误差。本文介绍的是自激式振动切削在压气机活塞销孔精镗工序上的应用。精镗销孔是活塞加工中关键工序之一。由于销孔尺寸、形状、位置精度及光洁度要求都很高,采用传统的加工方法加工的产品精度低、质量不稳定、废品率高、辅助时间长。在试验研究的基础上,我们大胆地采用自激式振动切削法加工活塞销孔,并取得了较满意的结果。图1所示为精镗销孔示意图。镗刀杆是用65Mn材质加工而成,将刀杆前端挖空,装上     

烧结温度对PMSZT压电陶瓷性能的影响

探讨了烧结温度对SiO2掺杂锑锰锆钛酸铅Pb(Mn1、3Sb2、3)0.05Zr0.47Ti0.48O3(简称PMSZT)压电陶瓷性能的影响.通过X射线衍射及扫描电镜分析Pb(Mn1、3Sb2、3)0.05Zr0.47Ti0.48O3 0.1%(SiO2)(质量分数)陶瓷的相组成和显微结构.结果表明合成温度900℃时,可以得到钙钛矿结构.对于适量SiO2掺杂PMSZT压电陶瓷,可以在1100～1150℃时烧结实现致密化,并且介电压电性能较好,当烧结温度为1100℃时综合性能最佳,E33T/ε0=1290,tanδ=0.45%,d33=264 pC/N,Kp=0.59,Qm=2400.     

Nb掺杂PLZT压电陶瓷性能研究

探讨Nb2O5掺杂对Pb1-xLax(ZryTi1-y)1-x4O3(x=7%,0＜y＜1)(简称PLZT)压电陶瓷性能影响.通过X射线衍射及扫描电镜分析Pb1-xLax(ZryTi1-=y)1-x/4O3 0.5%NbzOs陶瓷的相组成和显微结构.结果表明合成温度1060℃时,可以得到钙钛矿结构.随着Nb2O5掺杂量的增大,四方相的含量减少,准同型相界向三方相移动.掺杂NbzO5的质量分数为0.5%,Zr/Ti=57.5/42.5时,得到的压电陶瓷介电、压电性能最优,εT33/ε0=3100,tan6=1.96%,d33=550PC/N,Kp=0.67.     

高频振动过滤对再生铝合金组织和性能的影响

采用泡沫陶瓷过滤器对3004再生铝合金熔体进行了高频振动过滤。研究了超声波发生器功率和泡沫陶瓷过滤器孔隙率对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与熔体未经高频振动过滤的3004合金相比,其熔体经过高频振动过滤的再生3004合金发达树枝晶减少,骨骼状Al_6(FeMn)相被打散,组织细化,夹杂物更少;抗拉强度提高了 10%～20%,断后伸长率提高了 15%～25%。     

MnSb含量对PMSZT压电陶瓷性能的影响

以固态氧化物为原料,采用传统方法制备PMSZT大功率压电陶瓷.研究MnSb含量对Pb1.04(Mn1/3Sb2/3)yZrxTi1-x-yO3陶瓷的相组成、显微结构及电性能的影响.结果发现Zr含量x=0.47,MnSb含量y=0.05时,组成处于准同型相界,晶粒致密均匀.随着MnSb含量的增加,居里温度降低.电性能在此组成处最佳ε33T/ε0=1420,d33=320pC/N,Kp=O.624,Qm=2400,tanδ=0.0030.Pb1.04(Mn1/3Sb2/3)0.05Zr0.47Ti0.48O3陶瓷介电和压电性能良好,可以满足大功率压电材料的使用要求.     

小径不锈钢管超声导波检测

介绍了超声导波检测的基本理论,利用不同数量的压电陶瓷换能器,选用70kHz、10个周期经汉宁窗调制的正弦波信号,对无缺陷和带有裂纹缺陷的8mm×1.5mm的小径不锈钢管进行了超声导波检测,讨论了超声导波的频散和多模态现象。试验成功激发出L(0,1)模态导波,结果表明对于此种小径管,采用两发两收的方式得到的波形会更好,并能有效地检测出一定尺寸的裂纹缺陷。