压焊

20095112超声焊接压电换能器的研制／齐海群…／／焊接学报．-2009,30（6）：17-20 基于变截面杆作一维纵向振动运动方程,在理论分析的基础上,根据四端网络传递方程和端面运动状态,推导出了常用截面形状细杆在各种运动状态下,边界条件和四端网络传递矩阵参数以及频率方程。研究了适用于超声焊接的压电换能器的设计方法。     

超声焊接压电换能器的研制

基于变截面杆作一维纵向振动运动方程,在理论分析的基础上,根据四端网络传递方程和端面运动状态推导出了常用截面形状细杆在各种运动状态下边界条件和四端网络传递矩阵参数以及频率方程.研究了适用于超声焊接的压电换能器的设计方法.为说明设计方法,利用四端网络法对压电换能器和变幅杆进行了设计.利用阻抗分析仪测量和分析了超声换能系统的谐振特性,并进行了系统的振动测试.分析和测试结果验证了设计的正确性.     

一般问题

20092034DOE方法在焊接工艺研究中的应用现状/林航…//焊接.-2008(9):9~12焊接工艺参数直接影响着焊缝成形及接头性能的好坏。由于焊接过程涉及的参数较多,采用传统试验方法研究往往不够现实。将试验设计DOE(Designof Experi ment)等优化设计方法应用于焊接工艺研究,通过科学严谨的试验设计,建立相关数学模型,找出焊接工艺参数与焊缝质量参数间的影响关系,实现焊接过程优化设计和焊接主要工艺参数组合预测,从而获得良好的焊缝成形和接头性能,对于焊接试验研究和焊接实际生产过程优化都具有重要意义。着重介绍了国内外DOE方法在焊接过程试验设计和焊缝质量最优化等方面的研究应用和进展。表1参2620092035热超声键合压电换能器的动力学特性/王福军…//焊接学报.-2008,29(10):69~72基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特性。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得...     

一般问题

20092034DOE方法在焊接工艺研究中的应用现状/林航…//焊接.-2008(9):9~12焊接工艺参数直接影响着焊缝成形及接头性能的好坏。由于焊接过程涉及的参数较多,采用传统试验方法研究往往不够现实。将试验设计DOE(Designof Experi ment)等优化设计方法应用于焊接工艺研究,通过科学严谨的试验设计,建立相关数学模型,找出焊接工艺参数与焊缝质量参数间的影响关系,实现焊接过程优化设计和焊接主要工艺参数组合预测,从而获得良好的焊缝成形和接头性能,对于焊接试验研究和焊接实际生产过程优化都具有重要意义。着重介绍了国内外DOE方法在焊接过程试验设计和焊缝质量最优化等方面的研究应用和进展。表1参2620092035热超声键合压电换能器的动力学特性/王福军…//焊接学报.-2008,29(10):69~72基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特性。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得...     

压力对纯铜超声焊接界面行为的影响

以0.8 mm厚的纯铜为研究对象,进行了超声焊接接头试验分析,研究了焊接压力对焊接过程及接头强度的影响规律. 界面间运动传递力学分析表明,焊接压力通过界面粘—滑运动影响界面的能量输入,进而影响焊接接头的成形过程. 结果表明,焊接压力直接影响压电换能器的功率输出,从而影响输入焊接界面的能量,致使焊接区域的变形程度不同;焊接压力存在临界值,低于临界值时,焊接接头拉伸剪切力随焊接压力增大而增大,但强度较低;高于临界值时,随着焊接压力的增大,焊接接头拉伸剪切力基本保持不变.     

超声-电弧复合焊接系统换能器优化设计

研究了超声-电弧复合焊接系统中超声换能器的优化设计方法.根据超声-电弧复合焊接系统工作条件确定了超声换能器整体形式和各部分材料.通过传统解析法推导了超声换能器整体谐振频率方程,求解各部分基础尺寸.利用有限元分析软件ANSYS对解析法设计的超声换能器结构进行了模态分析,研究了前后盖板尺寸对于超声换能器谐振频率的影响并优化...     

基于压电驱动的数字化微喷射技术的研究

介绍了一种基于压电驱动的数字化微喷射技术。利用逆压电效应,对压电驱动器施加周期性电场,使与之固连的微管道固壁产生周期性运动,固壁边界层内的流体随管壁一起运动,并通过粘性力将运动传递,带动微管内部流体一起运动,实现了微流体的驱动。以粘性不可压缩流体运动的纳维-斯托克斯方程为基础,得到了压电驱动微管道内流体的运动控制方程及其解;在此基础上分析了形成微喷射的原理。对微喷射进行了实验研究,喷出的液体量微小、可控,且适用不同流体的喷射。     

基于超声搅拌摩擦焊的变幅杆设计与仿真研究

超声搅拌摩擦焊接装置有助于解决搅拌摩擦焊技术在厚板焊接上的难题,变幅杆能将换能器输出端只有几个μm的超声振动放大至实际需要的几十至几百μm数量级,并带动搅棒针作超声波振动.为满足不同形状变幅杆的设计,导出了变截面变幅杆的振速分布函数和应力分布函数,设计了超声搅拌摩擦焊变副杆,并利用MATLAB进行了数值仿真计算,仿真结果表明:在变幅杆输出端(X=160 mm)附近,振动速度达到最大值,整个超声系统的前后端振速比约为10倍,满足实际应用的要求.     

热超声键合压电换能器的动力学特性

基于有限元方法和试验测试,研究了芯片封装用压电超声换能器的动力学特忡。借助ANSYS压电耦合和非线性接触分析功能,对换能器自由和约束状态下的振动特性进行了分析。探讨了超声能量在空间域、时域和频域的传递规律。由模态分析得到换能器的振动形式,通过谐响应分析提取其在正弦电压激励下的振动信息,经瞬态分析获得换能器的瞬态响应。结果表明,螺栓径向尺寸和预紧力影响换能器的模态分布和动态特性,压电晶堆加载电压的频率影响超声能量传递特性。通过键合试验考察了焊点质量与螺栓径向尺寸的关系。分析和试验结果为换能器设计和键合工艺优化提供了指导。     

全悬挂多柔传动机构动特性解析分析

研究了全悬挂多点啮合柔性支承传动机构动力学方程的解析解。应用集中参数法和拉格朗日方程建立了该系统的三自由度运动微分方程,采用拉氏变换方法获得了该系统在阶跃载荷作用下的时域解,给出了主轴和扭力杆的振动位移、动态应力的变化规律,获得了主轴和扭力杆截面的动力放大系数。     

一种用于焊接结构超声成像检测的SH导波换能器

板中水平剪切导波可用于焊接结构板材远距离成像检测,超声SH导波换能器的性能对较大尺度焊接结构板材超声导波成像检测至关重要.对板中SH导波进行了动力学分析,并结合半波长条件设计了合理的斜楔角度、压电晶片频率及尺寸等导波换能器的重要参数,通过加前背衬、取消后背衬、楔块前沿设置锯齿槽等措施,简化了换能器的工艺结构,减小了换能器内部回波干扰,提高了检测灵敏度.结果表明,设计研发的SH导波换能器激发的导波有较强的检测能力,可用于对较为复杂的T形一对焊焊接结构板材进行成像检测,能够有效表征焊接结构板材中与导波波长尺寸量级相当的缺陷,其性能指标达到了较大尺度焊接结构板材成像检测的要求.为开展较大尺度焊接结构超声导波成像检测奠定了基础.     

基于UG平台的压电超声振动CAD系统开发

以UG为开发平台，利用UG的二次开发工具开发出了压电超声振动CAD系统。着重介绍了换能器和变幅杆两个关键模块的算法思想和实现方法，最后给出了利用该系统设计的实例。     

抗性负载的余弦形复合变幅杆设计及动力学特性研究

为了解决简单形状变幅杆有时无法满足实际工程应用需要的问题,运用变幅杆纵向振动等效四端网络的方法,推导出质量抗性负载的余弦形复合变幅杆频率方程和放大系数一般公式;同时讨论负载变化对变幅杆性能的影响.依据理论通式设计了一个变幅杆,应用有限元软件ANSYS对其进行模态分析和谐响应分析,结果表明:其共振频率和放大系数与设计理论值吻合较好,从而验证了设计的合理性,为超声复合变幅杆和工具的设计和应用提供了一定的理论依据.     

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。     

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。      

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     

三种基于夹心换能器驱动的球形超声马达设计

文章在换能器设计理论基础上利用有限元方法对夹心换能器进行了优化设计,通过改变前端变幅杆的长度、底座高度以及前端厚度的几何参数进行分析,得到了换能器前端变幅杆几何参数与换能器性能之间的关系,变幅杆的长度与换能器固有频率成反比,与振幅成正比,变幅杆的底座高度和前端厚度与固有频率和振幅放大系数皆成反比.以夹心换能器为驱动,提出三种新型多自由度球型马达结构设计,分别介绍了三种马达结构,分析了驱动原理和运动轨迹的实现,对比了相互之间的优缺点.对四换能器球形马达进行了样机试验,实际工作频率为33.300kHz,在驱动电压110V时,最大输出力矩为0.13Nm,最高转速可达46r/min.     

单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性模拟

对圆形、方形截面形状的单晶Cu纳米杆拉伸变形过程进行了分子动力学模拟.通过中心对称参数方法并结合位错形核理论分析了截面形状、截面面积和长细比对纳米杆拉伸力学特性的影响,研究了单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性.结果表明:首次屈服后,纳米杆在位错形核-位错延伸与滑移-晶格原子交叉滑移的交替循环作用机制下,产生塑性变形;截面形状对纳米杆拉伸变形的初始塑性影响较小,而对纳米杆拉伸力学特性的影响较大;随着截面面积的增大,两种截面形状的纳米杆都出现首次屈服点提前,屈服应力减小和弹性模量增大的现象;与方形截面形状纳米杆相比,圆形截面形状纳米杆的屈服应力的变化率较小,其弹性模量的变化率较大;当截面面积增大到500nm~2后,两种截面形状纳米杆的弹性模量趋于稳定,其值接近理论值84GPa.加大仿真规模后,长细比对纳米杆的拉伸力学特性略有影响.     

基于DSP控制的超声金属焊接电源

为了进一步提高超声金属焊接的可靠性与稳定性,针对现有模拟超声焊接电源频率跟踪性能差、焊接过程振幅不可调的缺陷,文中提出了基于数字信号处理器(DSP)控制的超声电源方案.通过采集压电换能器两端电压、电流相位差,利用增量式PI控制算法实现了焊接过程的频率跟踪;采用脉冲宽度调节的方式实现了焊接过程超声振幅大小的调节.结果表明,采用数字控制的超声电源,实现了焊接过程振幅的连续可调;负载突变时,0.32 ms时间内可以实现频率跟踪过程.     

基于超声水平剪切波的加筋板结构损伤识别

采用一种新型的厚度剪切式(d15)全向型水平剪切波(SH波)压电换能器,结合离散椭圆算法,对加筋铝板结构焊接处的损伤进行超声无损检测,并对单损伤、多损伤以及损伤程度等问题进行了分析,验证了基于超声SH波的无损检测技术识别加筋板焊接结构处损伤的有效性,为SH波在实际工程中的应用提供了技术支撑。