金属液在旋转电磁搅拌器作用下的流动分析

对自行研制的电磁搅拌器中金属液的电磁场和流场进行数值模拟，并进行实验验证。结果表明：在旋转磁场搅拌器作用下，金属液中除存在横截面上的旋转离心流动外，还存在着纵向的大环流，但二者速度不同，前者比后者高出一个数量级：金属液表面的磁感应强度风与电流频率成反比，与输入的电压成正比：金属液所受电磁力的最大值与磁感应强度B0的平方成正比，与频率的n次方成反比，其中1／2≤n≤3／2：n与金属液的电阻率有关，电阻率越小则n越小：对于纯铝n为1／2，对于纯锡和纯铅n为1；金属液的转速与磁感应强度R0成正比，与金属液密度的平方根成反比。     

THE COMPUTATION AND EXPERIMENT ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC CONTINUOUS CASTING WITH SOFT-CONTACTED MOULD

SignsandUnitsE:electricfieldintensity,V/m;B:magneticfluxdensity,T;J:currentdensity,A/m';F:electromagneticforce,kN/m';Pm:electromagneticpressure,kpa;I:current,hA;a:electricconductivity,S/m;f:electromagneticfieldfrequency,Hi;p:magneticpermeability,Tin/A;w:turnnumberofcoinSc:crosssectionareaofcoil,m2.1.IntroductionThecontinuouscastingwithsoft-contactedmouldisarecentlydevelopingtechnologyofelectromagneticcontinuouscastingforsteelandotherheavymetalswithnearnetshapes,whichcanimprovetheinnerand…     

电阻点焊电磁力的试验分析

由于电阻点焊使用的是高电流,因此在焊接过程中产生强磁场.文中以固定式点焊机为例,将电极臂及电极等效为一段通电导体,对电阻点焊过程中产生的电磁力作了理论分析,研究了电阻点焊电磁力的测试方法,并在一台中频直流焊机上对电磁力进行了测试.理论分析和试验结果均表明,电磁力的作用是使得电极力减小,即电磁力有抵消电极力的作用;电磁力的大小主要与焊接电流及电极臂的开口高度有关,与焊接电流的平方成正比,与电极臂的开口高度成反比.因此,在实际焊接中,在设定或测试电极力时,应充分考虑电磁力的影响.     

微波成像技术及其算法综述

介绍了微波成像技术的特点和优势,同时对微波成像的现存算法进行了总结概述,着重介绍了几种具有代表性的重构算法,如ω-k算法、局部形状函数算法、波恩近似算法、对比源算法、粒子群优化算法和非精确牛顿算法。文章通过对几种电磁逆散射算法进行比较,给出不同算法各自的原理、特点及使用范围,并对电磁逆散射算法的发展趋势做了展望。     

外场处理在焊接中的应用与进展

本文主要介绍了国内外磁搅拌技术、氩弧处理技术、爆炸处理技术、高能束表面熔凝处理,逆焊接加热技术、超声波处理技术等外场处理技术在焊接中的应用与进展,并提出利用电／磁脉冲处理焊缝金融的新途径。     

基于近似点扩展函数的X射线图像优化

工业射线检测中,由于射线成像系统、环境等因素的影响常引起图像质量的下降。通过对射线图像降质过程的分析,针对探测器为线性移变系统的情况,在反滤波信号恢复的基础上利用近似点扩展函数的算法对图像进行优化,再用KNN算法对图像进行滤波。试验证明,经该算法优化后的X射线图像效果优于同态滤波,且该算法将反滤波近似为除法运算,大大减少了运算时间,有利于实时系统的应用。     

电火花毛化表面电磁屏蔽效能影响因素分析

主要针对电火花毛化表面电磁屏蔽效能的影响因素进行分析。为了研究在大电流、小脉宽条件下电火花加工毛化表面对提高材料表面吸波率的效果,得到较为理想的吸波毛化表面,在数控电火花成型加工机床上进行样件加工。通过积分球吸波试验台,利用其均分测量误差的特性,测量毛化表面电磁波的反射强度和对电火花毛化表面的吸波特性进行定性及定量的分析,并在扫描电镜和金相显微镜下结合表面形貌特征对试验数据的变化规律进行分析,研究脉冲宽度和峰值电流对吸波效果的影响。结果表明:毛化表面对电磁波的吸收情况受表面形貌的影响;在大电流、小脉宽条件下,吸波率随着脉冲宽度的增加呈现先增后减的趋势;吸波率随着峰值电流的增加总体上呈现增大的趋势。     

Electromagnetic and elastic wave scattering and inverse scattering applied to concrete

Electromagnetic and elastodynamic scattering and inverse scattering techniques are combined to provide a better understanding of wave propagation and obstacle imaging in concrete. In particular we propose an electromagnetic inversion algorithm for ground probing radar data to include information about the dipole moment of the antenna; a new elastodynamic inversion scheme is even capable of processing the complete pressure and shear wave information as contained in the components of the displacement vector simultaneously, where we compute the necessary synthetic data with the numerical EFIT code (Elastodynamic Finite Integration Technique) as extended to statistically inhomogeneous media in order to validate the inversion algorithm.     

板坯连铸结晶器电磁搅拌参数优化数值模拟研究

摘 要：采用数值模拟的方法,对电磁搅拌下板坯结晶器内的流场进行了计算,考察了不同连铸工艺和搅拌电流作用下的流场结构和分布特征,提出了自由液面的卷渣指数（MFEI）和结晶器内流场均匀性指数（VUI）,介绍了上述指数对板坯结晶器内流场电磁搅拌效果的判定方法,进而提出了搅拌参数的综合优化方法。     

AN IN SITU SURFACE COMPOSITE AND GRADIENT MATERIALOF Al-Si ALLOY PRODUCED BY ELECTROMAGNETIC FORCE

1. IntroductionAt present, the main processes fOr producing surface composite and gradient materialduring solidiflcation are casting infiltrationl1,2], electromagnetic stirring to separate eutec-tic process of the eutectic alloy[3l4], electromagnetic ..nt.iiug.l casting[5--7] and centrifugalcasting[s]. These processes, however, are complicated and require complex equipment;therefore, they are limited in application. The aim of this research is to develop a newmethod for production of in situ s…     

基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统

基于高速摄像机触发模式的特点,提出了一种基于电信号监测的可控自触发电弧图像采集系统. 介绍了系统硬件平台组成和软件总体框架,论述了以电信号有效值为监测条件的相关控制触发算法,叙述了电信号和电弧图像同步采集的具体实现方法,并以表面涂有油污的试样进行了电弧图像采集系统的试验验证. 结果表明,该系统能够有效基于电信号可靠自动触发高速摄像机拍摄,抓捕涂有油污表面的过渡过程信息. 相比于正常焊接过程,试样表面存在油污时,过渡周期明显增加,电弧形态呈现出较大的发散性.     

超声频域合成孔径聚焦技术在主轴缺陷检测技术中的应用

以钢制主轴为研究对象，将线性超声阵列探头置于主轴端面采集超声阵列信号。基于相位迁移（PSM）成像算法对采集到的超声阵列信号进行傅里叶变换，并通过角谱运算对频域内声场进行重建，最后通过反傅里叶变换即可实现整个成像区域的聚焦。成像结果表明:将主轴中宽度0.5 mm、深度1 mm表面切槽半波高横向水平宽度范围由23~29 mm缩小到19~22 mm，分辨率可提高的范围至少为17%~24%。此算法计算效率高，充分满足实时成像要求。     

Electromagnetic separation of primary iron-rich phases from aluminum-silicon melt

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｒｏｎｉｓｕｓｕａｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｈａｒｍｆｕｌｉｍｐｕｒｉｔｙｉｎａｌｕｍｉｎｕｍ .Ｔｈｅｎｅｅｄｌｅ ｌｉｋｅｏｒｍａｓｓｉｖｅｉｒｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎｉｎｔｅｒ ｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ,ａｒｅｎｏｔｏｎｌｙｃｒａｃｋｏｒｉｇｉｎｓｂｕｔａｌｓｏｃｒａｃｋｇｒｏｗｔｈｐａｔｈｓｗｈｉｃｈｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ .Ｔｈｅｓｅｈａｒｄａｎｄｂｒｉ…     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.     

渣金间辅助外电场提高焊接工艺稳定性分析

为探索焊接过程实现高稳定性工艺的潜在途径,最大限度地减少重要钢结构制造中焊缝咬边及成形缺陷带来的焊后返修工作,提出并试验了一种利用埋弧焊渣金间随焊施加辅助外电场对渣金电导载流进行导流,进而提高焊接工艺稳定性的方法,并应用焊接电信号分析仪对弧压信号进行了采集统计分析.结果表明,以钨电极作阴极利用电场在渣金熔体内部形成稳定的电导载流,可使熔渣电导性能得以改善,并引导电子进入电弧阴极中心以增强电弧的集聚程度.同时外电场作用也使渣金内部的带电粒子形成有序运动并在界面结合成低表面能的活性氧化物,又可改善液态熔渣在焊缝金属表面的润湿铺展性能.实施辅助电场引入的这些有益作用使焊缝形状、表面光洁度、尤其是焊缝边缘平直均匀性得到较好地改观,焊接过程工艺稳定性得以进一步提高.     

坯壳导电性对电磁制动结晶器多物理场的影响

采用雷诺时均方法,标准k-ε模型研究电磁制动下凝固坯壳导电性对板坯连铸结晶器内流场和电磁场的影响。计算了3种不同工况,1—忽略凝固坯壳导电性,2—凝固坯壳电导率取定值,该值等于钢液电导率,3—凝固坯壳电导率随温度变化,并对比了3种工况下感应电流、洛伦兹力、焦耳热及速度分布。结果表明,相较于凝固坯壳绝缘的情况,坯壳导电时,上环流减弱,下环流增强,环流涡心区域扩大;洛伦兹力、感应电流密度、焦耳热最大值出现在水口和射流区域,在制动区域内数值较高,随着远离制动区域而迅速衰减;坯壳导电时,数值和分布范围较坯壳绝缘时均有明显提高;电磁制动下坯壳导电性影响显著,因此模拟计算时凝固坏壳的导电性不应被忽略;由于凝固坯壳电导率接近钢液,因此工况2、3差异微小,由凝固坯壳导电引起的流场、感应电流密度分布和焦耳热分布的变化在工况2下变化幅度略大于工况3。     

基于裂纹精细数值模型的应力腐蚀裂纹重构

真实裂纹的反演重构是无损检测理论的难点之一。由于反问题的不适定性,在应力腐蚀裂纹(SCC)的定量重构中常出现裂纹深度的过小评估。根据SCC电导率的测定结果,采用裂纹区电导率分区域赋值的思想,建立了SCC精细数值计算模型,有效改善了SCC深度的欠评估问题。裂纹重构过程中,利用基于粒子群算法(PSO)和共轭梯度法(CGM)的混合逆策略,分别寻求裂纹的形状参数和电导率分布。数值模拟和实际涡流检测信号的重构结果,验证了所提出的模型和方法对于应力腐蚀裂纹重构的有效性。     

Incoloy800H高温耐腐蚀合金电磁软接触连铸技术的实验研究

通过分析Incoloy800H合金与碳钢等材质的电导率差异性,以及Incoloy800H合金电磁软接触连铸试验结果,证实了镍铬铁基高温耐腐蚀合金电磁软接触连铸的可行性。采用电磁感应法对切缝式结晶器内的磁场分布进行了测量,得出不同电源功率和磁场频率对磁场大小和分布的影响效果,从而选取出适当的电磁参数进行了Incoloy800H电磁软接触连铸对比试验。试验结果表明,当电源功率为66 kW,频率为20 kHz时,铸坯表面质量明显提高,表面振痕明显减轻,凹陷和表面裂纹等缺陷消失。当电源功率增加至100 kW时,铸坯表面质量下降,出现了波浪状振痕和切缝棱边。     

Iterative inversion method for eddy current profiling of near-surface residual stress in surface-treated metals

Because of their frequency-dependent penetration depth, eddy current measurements are capable of mapping the near-surface depth profile of the electric conductivity. This technique can be used to nondestructively characterize the subsurface residual stress distribution in certain types of shot-peened metals, e.g., in nickel-base superalloys. In this paper, a highly convergent iterative inversion procedure is presented to predict the frequency-independent intrinsic electric conductivity depth profile from the frequency-dependent apparent eddy current conductivity (AECC) spectrum. The proposed technique exploits three specific features of the subsurface electric conductivity variation caused by near-surface residual stresses in shot-peened metals. First, compressive residual stresses are limited to a shallow surface region of depth much less than typical probe coil diameters. Second, the change in electric conductivity due to residual stresses is always very small, typically less than 1%. Third, the electric conductivity depth profile is continuous and fairly smooth. The accuracy of the proposed iterative inversion procedure is one order of magnitude better than that of the previously developed simpler method (J Appl Phys 2004;96:1257).     

高强钢焊接缺陷磁光成像分形特征检测

研究一种基于磁光成像原理的焊接缺陷无损检测新方法.以高强钢表面微小焊接缺陷为例,采用分形维数对焊缝磁光图像进行特征识别并估计最优尺度,根据Adabost分类算法对提取的焊接缺陷特征进行分析和训练,构建焊接缺陷特征量并对高强钢表面缺陷磁光图像进行自动识别.结果表明,运用磁光成像方法可以获取高强钢焊接缺陷特征,并通过图像分形维数分析可识别焊缝缺陷的位置、形状和类别.