摩擦过程中相对运动速度对声发射振幅信号的影响

相对运动速度对摩擦过程中的摩擦、磨损影响很大,为此研究了摩擦过程中相对运动速度与声发射振幅信号之间的关系.研究结果表明:在正压力和摩擦状态基本不变的条件下,声发射振幅信号随相对运动速度的增加而增加;利用声发射振幅信号可以分辨出相对运动速度对摩擦产生的影响,也可以检测、量化这种影响.     

金刚石磨粒划擦Ta12W的声发射特征与建模

采用声发射技术监测单颗金刚石磨粒划擦Ta12W,提取磨粒磨损过程中的声发射时域信号并进行功率谱分析,建立磨损过程声发射时间序列AR模型。研究结果表明:金刚石磨粒的磨损随工件材料去除体积的增加呈阶段性变化,磨损的加剧使声发射时域信号振幅和功率谱主频峰值随之增加,主频段由高频向低频趋近。磨粒的磨损与声发射特征参数值和AR模型参数值分别呈线性正效应和负效应关系,声发射信号的AR模型能较好地实时映射金刚石磨粒的磨损特性。     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削时间评估算法及试验研究

针对精密外圆切入磨削智能监控的需求,设计一种基于声发射信号的磨削时间在线评估方法。通过建立声发射信号方均根值曲线预测模型,获得声发射信号与磨削系统时间常数的关系,设计磨削系统时间常数在线计算方法;利用在线检测的声发射信号识别砂轮运动去除状态,推导基于声发射信号的外圆切入磨削表面粗糙度评价和工件几何精度预测模型,以此建立砂轮进给与驻留时间的评估算法;编写磨削时间分析评估软件,设计磨削时间在线评估方法,通过加工试验分析磨削时间对磨削加工精度与表面粗糙度的影响规律,并对评估算法进行验证。试验结果表明:该评估方法能够根据磨削时间有效评价加工质量,为精密外圆切入磨削智能监控与工艺优化提供决策依据。     

钽表面划痕过程声发射特性

以集成电路阻挡层材料钽为对象,研究其表面划痕过程中的声发射特性,初步探索材料去除机制,分析划痕参数对声发射特性的影响,为采用声发射技术监测材料去除过程提供依据。结果显示:在划痕过程中,钽交替经历犁沟和塑性流动,形成深浅起伏的沟槽,并产生连续型声发射信号;随着划痕速度增加,信号强度增高,包络波动更剧烈,冲击性更强,而中位频率先升高、后稳定甚至降低;随着划痕载荷增加,信号增强,冲击性呈正相关变化。钽的表面划痕过程可以用声发射表征。     

基于声发射分析的磨料流光整加工在线检测试验研究

针对磨料流光整加工中孔类零件表面粗糙度在线检测困难的问题,将声发射检测技术应用到了磨料流加工中。通过研究磨料流加工过程中的声发射源与声发射特性,利用参数分析法得到了波形特征参数随加工时间的变化曲线,建立了声发射信号的能量及振铃计数与零件表面粗糙度之间的关系;根据幂率流体本构方程计算了壁滑速度,分析了壁滑速度对声发射信号能量的影响。研究结果表明:声发射信号能量和振铃计数随着表面粗糙度的增大而增大,且两者随表面粗糙度的变化规律基本相同;表面粗糙度是声发射信号发生变化的主要原因,随着表面粗糙度的减小,即使增大壁滑速度,声发射信号强度也会降低;声发射可用于磨料流加工孔类零件表面粗糙度的在线检测。     

三乙醇胺浓度对固结磨料研磨垫自锐性能的影响

采用不同浓度的三乙醇胺研磨液研磨石英晶体,基于研磨垫磨损率和工件与研磨垫的磨损比,分析了三乙醇胺浓度对石英晶体的去除率及其去除稳定性、研磨垫磨损率、磨损比、研磨摩擦系数、声发射信号和研磨后表面质量的影响。结果表明:随着三乙醇胺浓度的增加,工件与研磨垫磨损比先增大后减小,石英晶体的材料去除率和去除稳定性也对应地先增大后减小,摩擦系数先减小后增大,声发射信号先增加后减小,研磨后工件表面质量先变好后变差。当三乙醇胺浓度为5%时,石英晶体的材料去除率最大,去除率随时间变化最稳定,研磨垫使用寿命最长,表面质量最好。结果表明:研磨液中添加适量的三乙醇胺,会稳定石英晶体加工过程,延长研磨垫使用寿命,提高工件表面质量,降低生产成本。     

抛光介质对固结磨料化学机械抛光水晶的影响

在固结磨料化学机械抛光中,工件表面与抛光介质易发生水解反应,产生软化层,而软化层厚度直接影响材料去除速率及表面质量.本文采用显微硬度计测量了不同介质条件下水晶表面的变质层厚度,并基于CP-4研磨抛光平台研究了不同抛光介质及温度对材料去除速率的影响,进而在线测量了抛光过程中声发射信号及抛光垫与工件之间摩擦系数的变化.结果表明:六偏磷酸钠的加入可促进水晶玻璃表层网络结构断裂,软化表层,软化层厚度随着浸泡时间、温度升高而增加,进而提高了水晶玻璃的去除率;而且随着温度升高,水解作用更加明显.实验显示,声发射信号及摩擦系数实时测量对抛光工艺参数的优化具有指导意义.     

四轴球体研磨机的研磨均匀性

为了分析四轴球体研磨机的研磨去除量,建立了四轴球体加工时的力学模型,分析了四研具在空间位置的几何关系和加工球与四研具之间的运动关系,给出了研具上的一点相对加工球的速度矢量.在Preston方程基础上,建立了四轴球体研磨机实现球面均匀研磨的分析模型,并应用Matlab软件对单位时间去除量进行仿真分析.以离散化的旋转角为变量,间距取0.01°,采用方差为指标评价研磨去除量的均匀性.分析结果显示,研磨去除量与角速度成线性关系,研具改变转向的相位角为90°时方差最小,研磨过程中不断改变四个研具的旋转方向,可获得好的研磨均匀性.实验结果表明,四轴球体研磨机是高精密加工非常有效的方法.     

基于声发射技术的点接触润滑状态研究

为研究点接触在部分弹流润滑条件下的润滑状态,使用球盘式摩擦磨损试验机进行试验,利用声发射技术监测不同工况下的润滑状态,并分析在不同工况下声发射信号特征参数的变化规律。结果表明:声发射信号特征参数计数、能量、信号强度对润滑状态的改变非常敏感,都随滑动速度的增加而减小,随载荷的增加而增加且在变化规律上几乎一致;利用声发射技术能够表征边界润滑向部分弹流润滑的过渡状态。     

基于声发射信号的砂轮钝化在线检测方法

提出了一种基于声发射信号的砂轮钝化在线检测方法,该方法利用BP神经网络建立磨削声发射(AE)信号幅值变化特征量与砂轮钝化状况之间的非线性关系模型,并利用实验数据对该模型进行训练测试,训练获得的模型可用于在线检测小批量、多品种磨削条件下砂轮的钝化状况.实验结果表明,该方法能够准确地在线检测砂轮的钝化程度,具有很高的实用价值.     

金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射信号研究

为研究无氧铜的切削机理,通过单颗金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射试验,采集了划擦过程中的声发射信号,得到了不同划擦速度、切深和进给速度下的声发射信号特征,分析了不同划擦参数对声发射信号特征参数、频谱和功率谱等的影响。研究结果表明:切深对金刚石磨粒划擦无氧铜的声发射信号影响最为显著,划擦速度和进给速度对声发射信号的影响不明显;声发射主频主要集中在0 kH~170 kHz,切深的增加使声发射信号功率谱主频由高频向低频呈现转化趋势。     

不同小波基在碳钢材料声发射信号分析中的应用

为研究不同小波基对同一声发射信号分析结果之间的可比性,以碳钢在塑性变形和裂纹扩展时产生的声发射信号为研究对象,用db5和sym5两种常用小波基对检测信号进行了分析对比.结果表明,对碳钢在塑性变形和裂纹扩展时产生声发射信号,2种小波变换在信号能量分布趋势上分析结果一致,在主要信号峰值对应频率上分析结果接近,平均相对偏差仅为1.53%,而在各级信号占能量比例的具体值和信号峰值上偏差较大,平均相对偏差在10%左右,可比性较差.     

基于声学检测系统理论的输油管道阀门内漏问题分析

针对阀门内漏在线诊断问题,建立了一套阀门内漏在线检测系统,根据声发射技术原理,基于不同压力和不同开度条件下,检测了声发射的各种参数随泄漏率的变化,并运用Parseval原理进行了不同泄漏率的声发射参数拟合,并从频域角度对不同开度下声发射信号进行功率谱密度分析。研究结果表明,内漏的声发射参量会随压力和开度的变化而改变,峰值段的功率谱密度会随开度的增加而向低频段移动,利用声发射参量RMS模拟的内漏率更接近试验内漏率,灵敏度比其他声发射参量的模拟值高。     

圆弧形砂轮精密修整及其声发射在线监测技术

针对球面、非球面及自由曲面超精密磨削加工用圆弧形金刚石砂轮难以精密修整的问题,提出基于旋转绿碳化硅（GC）磨棒的端部在位精密修整方法及修整过程的声发射在线监测技术。基于圆弧形金刚石砂轮的结构特性,制订圆弧形金刚石砂轮的在位精密修整与修整过程的声发射在线监测技术方案。依据修整与在线监测方案,对D64圆弧形金刚石砂轮进行修整实验及其声发射信号采集,修整后跳动误差小于10μm,比修整前减小30μm左右,砂轮精度显著提高。利用声发射信号均方根值获取砂轮修整结束的特征预警阈值,实现了旋转GC磨棒端部在位精密修整过程的在线监测以及修整结束时间的准确判断,可以有效提高球面非球面磨削加工过程的效率。     

小波阈值去噪在深小孔钻削声发射信号处理中的应用

深小孔钻削声发射信号中往往夹杂着大量噪声信号,能否有效去除这些噪声对后续利用声发射信号实现钻头状态的在线监测具有重要意义。针对深小孔钻削声发射信号中存在噪声的问题,文章采用了小波阈值法进行去噪,并详细讨论了小波阈值去噪过程中各参数的选定方法和最优选取原则。对深小孔钻削声发射信号进行去噪对比实验,结果表明:在选取4层小波分解、Sym6小波基函数、rigrsure阈值以及改进的渐进半软阈值函数去噪时,获得的信号的信噪比最大为23. 616 8,均方根值最小为0. 112 8。说明其有效去除了声发射信号中的噪声,同时又很好地保存了信号的完整度,避免信号失真,显著改善了去噪效果。     

基于声发射的带锯条磨损在线监测试验研究

通过实时监测带锯条锯齿的工作状态,可以预防锯齿磨损带来的斜切、切削效率降低等问题。本文采用声发射在线监测系统采集和分析锯切过程的声信号,基于时域和频域特征分析提取带锯条全生命周期的磨损信号特征,实时判断带锯条的初始剧烈磨损时间。研究表明:通过分析时域信号可知,在剧烈磨损的临界阶段会出现声发射信号峰值和均值突变的情况;通过分析频域信号可知,初始剧烈磨损会导致峰值信号频率发生突变,初始剧烈磨损前声发射峰值信号频率稳定在30000Hz左右,初始剧烈磨损后声发射峰值信号频率稳定在15000Hz左右。因此,可基于信号突变的特征判断带锯条的初始剧烈磨损时间,避免斜切现象的发生,为带锯条锯齿磨损提供有效的在线监测技术思路。     

基于声发射的旋转机械在线检测系统研制

简述了声发射技术的原理和应用,论述了声发射技术应用于旋转机械故障状态监测和故障诊断是一种很有效的方法.开发了一套以声发射技术为核心的旋转机械在线监测和诊断系统,详细介绍了该系统各组成部分的设计原理和思路,并在模拟工况条件下对该系统进行了分析、比较和评价,证明了该系统的科学性、有效性和实用性.     

基于声发射信号的钢桶泄漏特性试验研究

基于企业验漏需求,设计搭建了钢桶泄漏试验台和钢桶泄漏声发射信号检测系统。通过实验研究了不同泄漏工况下,钢桶泄漏产生的声发射信号特性。试验表明钢桶泄漏声发射信号频域特征出现在90~100k Hz。通过小波包分解,提取了90~100k Hz频段的能量作为泄漏特征。得到了钢桶的泄漏能量特征和信号均方根值(RMS)随泄漏孔径尺寸、钢桶内部加压压力和声发射传感器位置的变化规律。建立了基于钢桶声发射信号的泄漏检测规则,为实际应用过程中选择泄漏特征参数、加压压力和选择传感器位置及个数提供了参考。     

摩擦过程中相对运动速度对声发射能量信号的影响

利用声发射技术研究摩擦需要了解摩擦过程中各个因素对于声发射信号的影响,为此研究了摩擦过程中相对运动速度与声发射能量信号的关系,研究结果表明:在正压力和摩擦条件基本不变的条件下.声发射能量信号随相对运动速度的增加而增加,声发射能量与摩擦面的磨损量之间存在一定关系,说明利用声发射技术可以分辨出相对运动速度对摩擦产生的影响,并且可以应用声发射能量这一参数检测、量化这种影响.     

基于圆台形热传导模型的慢走丝线切割仿真与试验

基于放电通道中等离子体的形成机理,根据慢走丝线切割在短脉冲放电加工时放电通道中电子流与离子流散射速度的差异,提出了圆台形热传导模型。采用基于圆台形热传导模型的有限单元法对航空材料Inconel 718的典型工况进行了仿真计算,系统地分析了放电能量对放电通道温度以及放电蚀坑深度的影响规律,并采用声发射检测技术在线监测慢走丝线切割的加工表面粗糙度。通过仿真结果与试验测得工件表面粗糙度Rt值的对比,再结合试验测得的声发射信号波形图特征及声发射信号均方根值发现：仿真计算得到的放电蚀坑深度与表面粗糙度Rt值吻合较好;声发射信号的强度随着放电能量的增加而增强,声发射信号强度随着放电温度变化速率的变小而减弱。最后回归分析得到材料表面粗糙度与声发射信号均方根值的数学预测模型,预测结果与测得的表面粗糙度误差仅为4.4%。