钎焊金刚石磨抛盘基体加工工艺研究

为得到适合高效磨抛高强度钢的钎焊金刚石磨抛工具基体,结合磨抛盘磨抛特性,确定了磨抛盘基体结构与各参数。根据基体几何形状及形位精度要求制定了外径125 mm的磨抛盘基体加工方案。方案采用先落料冲孔,再加工外边缘,再进行拉深弯曲,最后数控精加工型面的工序工艺,加工出符合要求的磨抛盘基体。该工艺具有加工稳定、工序精度高、经济性好的特点,适合批量化生产,对盘形钎焊超硬磨料工具基体加工具有一定的指导意义。     

干式磨抛用钎焊金刚石磨抛盘制备与试验

为解决传统树脂砂轮片干式磨抛高强度钢存在的磨抛效率低、火花大、粉尘多、安全性低等问题,分析了利用钎焊金刚石技术的优势制备新型磨抛盘的可行性,并提出了解决对策。结合新型金刚石磨料排布工艺,利用Ni-Cr合金焊料,真空钎焊制备了钎焊金刚石磨抛盘。对AH36船用高强度钢进行了干式磨抛对比试验。试验表明:与传统树脂砂轮片相比,钎焊金刚石磨抛盘磨削效率提高40%左右,磨削寿命是前者的12倍以上;磨屑平均体型较大且种类多,无熔融状磨屑存在,磨粒表面基本无磨屑粘附,证明了新型磨抛盘干式磨削时可有效控制磨削温度。     

基于钎焊磨粒有序排布金刚石工具技术的新装备研究

主要介绍了一种新的制备磨粒有序排布金刚石砂轮的装备。此装备是基于高频感应设备和数控机床的优点,把数控机床的精确定位技术利用在了钎焊有序排布金刚石砂轮的制作上,通过编码器的位置控制,实现了在数控机床的连续运动中插入钎焊加热功能,从而可以自行设计磨粒有序排布方式,把磨粒有序的焊接到基体上。避免了传统的手工排磨粒和炉中加热时间长的繁琐工作,为实现了有序排布金刚石砂轮制造的自动化奠定了基础。     

无理数转速比下的平面研磨轨迹均匀性研究

平面研磨过程中磨粒与工件的相对运动轨迹分布对工件表面质量有重要影响。针对有理数转速比下的研磨加工过程中磨粒轨迹重复的问题,对磨粒相对工件的运动轨迹进行了研究,分析了典型的定偏心式主驱动方式平面研磨过程中磨粒轨迹对抛光均匀性的影响,提出了一种无理数转速比的平面研磨加工方法,利用Matlab工具对无理数转速比平面研磨加工进行了运动学仿真,理论分析了基于螺旋线磨粒排布的研磨盘在无理数转速比下的磨粒轨迹均匀性。仿真结果表明,无理数转速比下的磨粒轨迹线是开放的,其在均匀性方面优于有理数;对于不同无理数转速比,研磨轨迹均匀性随着转速比的增大而提高,但随着研磨时间的增加其均匀性趋于相同。该研究为无理数转速比平面研磨抛光设备的研制提供理论依据。     

激光钎焊多层金刚石磨粒Ni-Cr合金成形工艺研究

为实现多层金刚石磨粒逐层激光钎焊成形,从单道扫描到单层扫描,再到多层扫描,系统研究了镍铬合金与金刚石磨粒的多层激光钎焊工艺.通过提取钎焊道与层的截面成形特征参量,对钎焊层截面成形质量进行参数化评价,并结合钎焊层表面形态,对钎焊层综合成形特性进行评价和讨论,研究了工艺参数对钎焊成形的影响.研究结果表明:激光功率与扫描速度...     

钎焊超硬磨料工具的研究进展

介绍了单层钎焊超硬磨料工具的特点及优势,综述了国内外钎焊金刚石和立方氮化硼(CBN)工具的研究现状和研究成果。在此基础上探讨了磨粒优化排布问题,并展望了钎焊超硬磨料工具的发展前景。     

基于模糊控制的感应钎焊金刚石系统研究

针对感应加热时强磁场干扰下热电偶热电势信号的特征，开发了相应的信号调理电路，并结合数字滤波技术获得了准确的热电势信号，利用LabWindows／CVI软件研制了基于模糊控制的感应钎焊金刚石温控系统。钎焊试验结果表明，该温控系统有较高的控制精度和鲁棒性，且具有较强的抗干扰能力，能准确实现预设的钎焊金刚石工艺曲线，利用该温控系统获得了有序排布的感应钎焊金刚石试样。     

添加石墨对Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石磨粒界面组织的影响

钎焊单层金刚石工具磨粒具有高的出刃和把持力,但在高温钎焊过程中易造成金刚石较大的热损伤,利用在Ni-Cr合金中添加适量的石墨,期望能够阻止金刚石石墨化,降低金刚石焊后热应力和过度反应。采用添加质量分数为0%、1%、2%石墨的Ni-Cr合金作为钎料对金刚石进行保护气氛钎焊试验,钎焊温度1 050℃保温5 min,利用扫描电镜对焊后金刚石的形貌和焊缝组织进行分析,测试钎缝的显微硬度。结果表明,添加1%石墨的钎料对金刚石润湿性较好,添加的C元素能够与Cr元素反应后形成碳化物,其中部分Cr3C2在金刚石表面形核长大,并与金刚石有一定位向关系,Cr7C3的形貌由实心转变为空心,钎缝中形成簇状共晶石墨,显微硬度由630 HV0.2下降到580 HV0.2,有利于金刚石磨粒的后期出露和降低热应力。     

磨粒粒径对蓝宝石研磨均匀性影响的试验研究

通过蓝宝石衬底的单面研磨试验研究,分析了W14和W3.5的B4C磨粒研磨后蓝宝石表面的微观形貌和宏观形貌,W14的B4C磨粒加工后蓝宝石表面微观裂纹密集且交错分布,体现了以滚轧和挤压为主的材料脆性去除作用,相同条件下,W3.5的B4C磨粒加工的蓝宝石表面划痕均匀,表面无微观裂纹,实现了以切削为主的材料延性去除形式.测试分析结果表明:磨粒粒径的选择对蓝宝石的研磨表面状态具有重要影响,其选择准则除考虑要达到的粗糙度等级之外,还必须同时考虑与研磨盘的嵌入作用及其对加工表面状态的影响;W3.5的B4C磨粒研磨加工后的蓝宝石表面宏观和微观均匀性良好,表面粗糙度、平面度等符合抛光前道工序的要求.     

基于变形均匀性的锻造模具形状优化设计方法

以直接设计预成形模具形状为目标,提出并建立了一种控制变形均匀性的灵敏度分析理论和模具形状优化设计方法。以任意单元的等效应变与所有单元的平均等效应变的差值的平方和作为目标函数,Ｂ样条曲线表示模具形状,Ｂ样条曲线控制点坐标作为优化设计变量,优化设计的目标是通过设计预成形模具形状使目标函数最小,即使整个工件的变形尽可能均匀。给出了目标函数的表达形式,详细推导了目标函数、单元等效应变率和单元各应变率分量对优化设计变量的灵敏度,给出了优化设计的步骤。应用该方法对圆柱体平模镦粗工艺进行预成形优化设计,给出了相应的优化设计结果,并提出了一种检验优化结果的变形均匀因子,优化与未优化结果的比较表明优化取得了良好的效果。     

金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响

依据交叉型微流道的结构设计要求,分析了金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响。仿真了固定磨粒研磨加工轨迹的均匀性,计算了不同磨粒排布方式下加工轨迹线形成的微流道分形维数,得到了被加工工件表面的宏观和微观开孔率。综合对比了不同磨粒排布方式对轨迹均匀性、分形维数和开孔率的影响,获得了最佳的金刚石磨粒螺旋排布方式。     

金刚石磨具表面磨粒分布形态的定量评价

为了定量评价磨粒在磨具表面的分布形态,采用静态磨刃密度Cs与磨粒分布均匀性CV两个评价指标来描述磨粒在磨具表面的分布信息。针对金刚石磨具的SEM图,对图片进行二值化处理及磨粒质点化,通过对质点的统计获得静态磨粒密度Cs,另一方面,采用泰森多边形法,获取各质点所占据的面积,利用γ分布的变异系数来评价磨粒的分布均匀性CV。利用所提出的两项指标,评价了同一磨具表面及不同磨粒排布磨具表面的磨粒分布形态,结果表明所提出的指标能较好地用于磨粒分布形态的评价。     

磨粒粒径对蓝宝石研磨均匀性影响的试验研究

通过蓝宝石衬底的单面研磨试验研究,分析了W14和W3.5的B₄C磨粒研磨后蓝宝石表面的微观形貌和宏观形貌,W14的B₄C磨粒加工后蓝宝石表面微观裂纹密集且交错分布,体现了以滚轧和挤压为主的材料脆性去除作用,相同条件下,W3.5的B₄C磨粒加工的蓝宝石表面划痕均匀,表面无微观裂纹,实现了以切削为主的材料延性去除形式。测试分析结果表明：磨粒粒径的选择对蓝宝石的研磨表面状态具有重要影响,其选择准则除考虑要达到的粗糙度等级之外,还必须同时考虑与研磨盘的嵌入作用及其对加工表面状态的影响;W3.5的B₄C磨粒研磨加工后的蓝宝石表面宏观和微观均匀性良好,表面粗糙度、平面度等符合抛光前道工序的要求。     

基于非均匀B样条曲线的挖掘机最优时间轨迹规划

为了实现挖掘机器人平稳、高效率地完成给定挖掘任务,提出了非均匀B样条曲线的轨迹规划方法.利用3次非均匀B样条曲线,在关节角速度、角加速度和角加加速度的约束条件下,在关节空间对挖掘机进行轨迹规划.采用自适应粒子群优化(APSO)算法求取插值时间的最优值,优化得出各个关节角度的最优时间曲线,从而得到末端挖掘轨迹,在相同的约...     

基于正交试验的钎焊板式换热器优化设计

按钎焊板式换热器设计制造要求,本文选择波纹深度、波纹倾角、波距为影响钎焊板式换热器换热性能的主要因素,以传热系数为目标函数设计正交试验方案,基于Fluent仿真软件分析了各参数对换热性能的影响。由极差分析得到各结构参数对换热性能影响的主次关系,波纹深度是影响换热器换热性能的最主要因素,最后得到了一组优选参数。     

基于双面研磨轨迹优化的LED用SiC衬底加工

本文研究了基于双面研磨轨迹优化的LED用SiC衬底加工方法。为了实现对碳化硅衬底的高效低损伤研磨加工,对碳化硅衬底的行星机构双面研磨轨迹进行了优化。通过选择适当的加工参数,使工件处于摆线中间的环带部分,将有助于对工件进行均匀研磨并提高材料去除率。实验表明:采用320号碳化硼磨料双面研磨碳化硅衬底90min后,可以获得Ra为0.579μm;材料去除率达到1.53μm/min。     

金刚石表面的膜层沉积处理及其感应钎焊的研究

将热丝化学气相沉积(HFCVD)处理的金刚石作为磨料感应钎焊制作金刚石工具。HFCVD处理试验中,混合气为H2和CH4(体积流量比为100∶1.5),炉内压力为2.0kPa,700℃下处理45min后,在金刚石表面沉积了一层非晶碳膜。感应钎焊HFCVD处理的金刚石显示,出露部分的金刚石棱边能保持良好的锋利性;浸没在钎料层下面的金刚石表面形成了有均匀孔隙且形状不规则的铬碳化合物,液态钎料充填这些化合物孔隙之间,能够增强钎料对金刚石的把持强度。3种金刚石磨料感应钎焊制作的金刚石磨盘的高效重负荷石材磨削试验显示,HFCVD处理的金刚石的整体破碎率和脱落率最低。     

硅片化学机械抛光时运动形式对片内非均匀性的影响分析

分析了目前几种常见的化学机械抛光机中抛光头与抛光垫的运动关系，针对不同的硅片运动形式，计算了磨粒在硅片表面的运动轨迹；通过对磨粒在硅片表面上的运动轨迹分布的统计分析，得出了硅片在不同运动形式下的片内材料去除非均匀性。从硅片表面材料去除非均匀性方面，对几种抛光机的运动形式进行了比较，结果表明，抛光头摆动式抛光机所产生的硅片内非均匀性最小。该研究为化学机械抛光机床的设计和使用中选择和优化运动参数提供了理论依据。     

钢基体上镍基钎料激光钎焊金刚石磨粒的界面结构

在氩气保护条件下,用镍基合金钎料在45钢基体上对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)对钎焊金刚石试样进行了分析.结果表明:激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富铬层与金刚石表面的碳元素反应生成Cr3C2、CCr7C3、Cr23C6,镍铬合金钎料和钢基体中的元素相互扩散在钢基体结合界面上形成化学冶金结合.     

基于均匀设计法的磨粒流加工试验

根据磨粒流加工原理,以坦克发动机喷油嘴为研究对象,利用均匀试验设计方法,通过均匀分散而选出较优的磨粒流加工试验参数（磨粒粒径、磨料浓度、加工时间及研磨液的酸碱性）,再通过优化变量得到目标函数,进而获得最优磨粒流加工工艺参数。试验结果表明：采用均匀设计方案较正交设计方案可节省70%的时间;经过均匀试验后,喷油嘴工件内孔表面粗糙度减小,达到了磨粒流加工试验的目的,而回归优化后的工艺参数可以进一步减小喷嘴小孔的内表面粗糙度,所得到表面粗糙度与材料物性及加工时间的数学模型可为磨粒流的生产实际提供技术支持。