电火花摇动加工微细阵列轴和孔的试验研究

针对微细阵列轴和孔的电火花加工,提出了利用数控电火花加工机床摇动功能的摇动加工微细阵列轴和孔的方法.此法是基于电火花反拷贝加工的原理,先用丝电极在薄平板(中间电极)上按要加工的阵列轴和孔间距或数倍间距加工阵列小孔(直径0.1 mm以上),然后用加工的薄平板(中间电极)作电极,电火花摇动加工微细阵列轴(电极),最后用此微细阵列电极加工阵列孔.进行了电火花摇动加工微细阵列电极试验,得到了单电极直径为50 μm、长径比为16的3×3阵列电极,并用此电极在70 μm厚的不锈钢板上加工出单孔直径为70 μm的3×3微细阵列孔.试验结果表明,电火花摇动加工方法可实现微细阵列轴和孔的加工.     

微喷部件阵列孔电火花加工工艺试验研究

比较各种微细阵列孔的电火花加工方法,分析了单电极加工微细阵列孔方法的优点。以去离子水作为工作液,在已研制成功的微喷部件阵列孔电火花加工机床上进行单电极加工微细阵列孔的工艺试验,研究电源参数对微细阵列孔的孔径一致性、加工效率及电极损耗的影响规律。优化微细阵列孔加工的电参数,实现稳定的一次性加工256个直径小于50μm、偏差小于2μm的微细阵列孔。     

微细电加工应用技术研究

微细电加工要达到工业应用的目的,需兼顾加工效率和加工精度两方面的要求.以微细孔、微细三维结构的加工为目标,进行了微细孔电火花加工、三维微细结构电火花伺服扫描加工及微细电化学加工技术的研究开发.设计出微细电极的损耗补偿进给和导向机构,开发出三维微细结构的电火花伺服扫描加工工艺,研究了采用阵列微细电极的微细电化学加工方法.微细孔电火花加工可连续加工直径小至100 μm的孔.伺服扫描电火花加工可便捷地在小于1 mm2区域内加工出三维微细结构.提出的微细电化学加工技术路线拟将微细电解加工应用于阵列微细孔和三维微细结构的加工.     

微细阵列方形轴孔的电火花和电化学组合加工工艺研究

对微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工工艺进行了分析和研究.用微细电火花线切割机加工出3×3至10×10系列方形阵列电极,宽度在25～90 μm, 加工中采用降低加工电压、加工电流、进给速度和减小工作液冲击等方法,获得了质量较好的阵列电极,并分别利用微细电化学加工和微细电火花加工两种工艺方法进行阵列孔加工.在加工过程中通过适度间歇抬刀、超声振动、循环流动工作液等方法,较好地解决了微弧放电、排屑、加工区温度过高等加工难题,获得了质量较好的大小在30～100 μm相应的阵列孔,从而实现了微细阵列轴孔的电火花、电化学组合加工,为大规模微细阵列轴孔的加工开辟了高效、可行的新工艺方法.     

微细孔电火花加工设备及其加工实验研究

开发了一种电极丝辅助激振微细孔电火花加工设备,主要由微细电极丝伺服进给与导向模块、加工状态监测与控制模块、高频脉冲电源、微细电极丝辅助激振模块以及工作液循环系统等组成.采用拉拔微细钨丝作为工具电极,可加工直径100～300 μm的微孔及阵列微细孔.实验结果表明,使用直径0.07 mm的电极丝可连续稳定地进行阵列微孔的加工(孔径为100 μm,16×16阵列).加工使用的微细电极丝最小直径为50 μm.     

用块电极轴向进给法电火花磨削微细轴

对电火花磨削微细轴中的关键问题进行了分析，提出并研究了利用块状电极轴向进给磨削微细轴的方法。在自行研制的多功能微细加工装置上，用该方法加工出了直径10μm的微细轴，并用此轴加工出了直径20／μm的微细孔。实验中发现：令伺服响应延时，可改善微细轴的圆度。用此方法得到的微细轴，根部强度高，有利于微细轴的加工和工作。     

微细阵列群电极电解加工关键技术研究

提出了基于阴极优化的微细阵列圆柱凸台群电极电化学腐蚀加工法。根据电化学腐蚀基本原理,通过有限元方法分析计算群电极电化学腐蚀加工过程中的电极表面电场分布,以电流密度分布均匀性为目标,优化设计阴极形状,并进行阵列群电极制备。在制备出直径均匀的阵列群电极的基础上,探索用局部涂胶保护法制备大长径比的盘状阵列群电极,用于微细孔电解加工,进一步提高电解加工的定域性。     

组合式微细电火花电极制作工艺试验研究

针对块电极磨削效率高和线电极磨削(WEDG)精度高的优点,采用块电极磨削和线电极磨削相结合的方法,在多模式脉冲电源下制定了块电极磨削作为粗磨削、线电极磨削作为中、精磨削的微细电火花电极制作工艺流程。采用去离子水作为工作液,分别对块电极磨削和线电极磨削进行了电源模式和电参数试验,分析试验结果,总结出一组适合于粗、中、精磨削的电参数组合,研究出一套加工效率高、精度高且直径一致性高的电极制作工艺方法。并通过试验验证了该工艺方法能稳定加工出长径比大于16的微细电极,利用其加工出了256个直径小于50μm、直径偏差在2μm内的微细阵列孔。     

微细孔、阵列孔及微细三维型腔的超声加工研究

利用自行开发的微细电火花与微细超声复合加工装置,对微孔超声加工中效率随孔深的变化、磨料颗粒尺寸对精度的影响等进行了实验研究,并采用恒加工力控制方式,在单晶硅100晶面实际完成了直径18μm圆孔和28μm×28μm方孔的超声加工、微细十字孔与阵列孔的超声反拷加工以及微细三维型腔的工具均匀损耗补偿分层铣削超声加工.     

电极仿生微进给装置的研究

根据电火花微细孔加工的特点和仿生学的蠕动原理,利用WTDS型电致伸缩位移器件驱动,研制了一个电极蠕动微进给机构,由计算机控制可实现10~(-2)μm级的精确进给。在此基础上可以构成一个微小电火花加工系统。     

面阵列封装互连结构热循环翘曲变形抗力

借助有限元软件对钎料球、钎料柱和铜柱阵列互连结构热循环载荷下的翘曲变形行为进行研究. 结果表明,三者升温过程均表现为刚度低的树脂基板呈下凹变形、而降温至0 ℃后呈现上凸变形,变形规律相同. 不同温度下两端基板的热膨胀系数差异引发的基板内及相连焊球/焊柱内的应力及力矩是翘曲变形发生的驱动力. 两焊柱阵列互连的基板翘曲位移接近,但均明显低于焊球阵列的基板,翘曲变形抗力更大. –40~125 ℃热循环温度范围及基板尺寸条件下,铜柱未屈服,相对钎料柱阵列互连,未表现铜柱可挠曲变形释放应力的优势.     

基于Pro/E圆周阵列特征的设计技巧

阵列是CAD设计中常用的方法。在使用Pro/Engineer参数化设计软件过程中，经常会发生阵列失败现象，尤其是沿圆周方向阵列时更是如此。本文着重阐述使用该软件阵列圆周特征的一般规律和技巧，分析阵列失败的原因，提出修改设计的意见，并详细介绍了四种类型的圆周阵列方法和适用场合。     

相控阵超声检测曲面阵列与平面阵列的对比

在小径管相控阵超声检测中,平面阵列与曲面阵列的耦合效果与聚焦效应是影响检测效果的关键因素。分析了两种换能器的缺陷成像特点,进行了两种换能器对相同缺陷的成像效果对比试验,结果表明曲面阵列在小径管检测应用中具有更高的信噪比和更好的成像效果,而平面阵列需增加补偿来达到曲面阵列的检测效果。     

基于FPGA的超声相控阵波束合成技术

数字波束合成技术是相控阵超声检测相对于其它超声检测所特有的,也是整个信号接收处理系统的核心技术。通过设计基于可编程现场门阵列（FPGA）的各个模块,充分利用FPGA的优点,实现了精确延时和快速加权求和。从而可以对回波信号在不同方向和深度进行动态聚焦,很好地实现了波束的数字合成。     

超声相控阵二维面阵实现三维成像研究进展

实现基于二维阵列的三维成像会遇到阵元多、通道数多、系统复杂、回波信号弱等困难。从阵元排列的设计着手,分析了时间-空间信号在离散有限长窗函数下的特征,推导出阵列设计的一般准则;依据此准则,根据脉冲回波场理论,在计算机模拟的基础上设计了8×8二维阵列;并利用该阵列实现了相控阵三维体数据的扫描和显示。扫描试验所得人工缺陷的三维图像呈现出良好的轮廓和走向等信息。     

超声相控阵技术的仿真试验

超声相控阵技术是一种先进的超声无损检测技术。超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行精确延时控制,获得灵活可控的合成波束,并可随意控制聚焦点的位置。利用仿真相控阵合成聚焦技术的方法,搭建了一个16阵元、超声信号发射、接收和处理试验系统。利用该系统对缺陷试块进行了检测试验,试验结果与实际试块缺陷情况吻合。通过对试块缺陷的检测试验,对比聚焦与不聚焦的检测效果,证明了相控阵合成聚焦技术可以极大地提高检测的信噪比和灵敏度,验证了相控阵聚焦可以提高检测能力。     

管道环焊缝相控阵超声检测

介绍用编码的手工驱动的便携式相控阵超声检测设备,检测管道环焊缝的一整套程序,包括方法原理、系统组成、施探要领和施探效果。相控阵法能提高检测速度、覆盖率和可靠性。所介绍的设备意在为国内推广该项新技术提供借鉴。     

Design of a stereoscopic X-ray imaging system using a single X-ray source

The design of a prototype binocular stereoscopic X-ray imaging system for a security screening application is presented. This is based on an innovative technique [Evans JPO, Robinson M, Godber SX. A new stereoscopic imaging technique using a single X-ray source: theoretical analysis. NDT&E International 1996;29(1):27–35] utilising a single X-ray source and a pair of linear X-ray detector arrays. The image data is collected whilst the object under inspection is linearly translated past the X-ray detectors. The machine constructed enables approximately one cubic metre of object space to be imaged in five seconds. The resultant images may also be used for the extraction of three-dimensional coordinate information.