18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

SLM零件的磨粒流动辅助电化学复合抛光方法研究

针对增材制造金属零件表面质量较差的问题，提出一种磨粒流动辅助电化学复合抛光方法，在电解液中混入微小磨粒，使混合液在一定压力下流经工件表面，通过磨粒磨削和电化学溶解的复合作用改善工件表面质量。通过试验对比了纯磨粒磨削、纯电解加工和复合抛光的加工效果，分析了不同工艺参数对工件表面粗糙度和材料去除量的影响。试验结果表明：复合抛光方法能有效去除增材制造零件表面缺陷，改善其表面质量。通过选取合适的电压进行分阶段抛光，SLM工件的表面粗糙度由Ra8.162μm降至Ra1.226μm。     

电化学抛光铜的实验研究

目的提高铜的表面质量,并将铜的去除量控制在适用范围,研究铜电化学抛光的溶液配比和最佳工艺参数。方法使用自行搭建的电化学抛光系统对工件进行电化学抛光,并使用3D表面轮廓仪和精密电子天平测量工件加工前后的表面粗糙度和质量。采用单因素和正交实验结合的方法设计了实验方案,研究了磷酸浓度、电解液温度、电压、占空比、频率和加工时间对铜表面粗糙度的影响,以及添加剂对实验结果的影响。结果得到磷酸浓度和温度对表面粗糙度的影响曲线。通过极差分析得到了电压、占空比、频率和加工时间对表面粗糙度的影响趋势以及最优参数。在溶液中加入抗坏血酸后,材料去除率可以降低到1000 nm/min以下,但表面粗糙度最高达到75 nm。同时加入抗坏血酸和乙烯硫脲后,材料去除率为400 nm/min,表面粗糙度最低达到17 nm。结论电化学抛光铜的最优参数为:电压10 V,占空比23%,频率23 k Hz,加工时间11~14 min,溶液配比为55%磷酸+0.3%抗坏血酸+0.2%乙烯硫脲。抗坏血酸可以有效地控制材料去除率,抗坏血酸与乙烯硫脲同时作用又可以降低铜的表面粗糙度。     

磁性电子元器件精加工用抛光剂性能研究

研制出了适合于磁性电子元器件表面平坦化加工用的抛光剂，该抛光剂磨料选用超细α-Al2O3微粉。通过对磨料化学纯度的处理、表面包裹处理、抗静电处理、分散剂等方面研究试验，对抛光剂悬浮性、酸碱性、润滑性、可擦性等方面进行检测，结果表明：该抛光剂具有高浓度、低粘度和高分散稳定性，抛光效率高，具有良好的抗静电性和可擦性。抛光荆pH=6—8。抛光效率≥1．2μm／s，工件表面粗糙度Ra≤0.04μm。     

高效高质量加工特种钢的复合电解液试验研究

为实现S-03特种钢的高效、高表面质量电解加工,采用正交与灰关联理论相结合的方法,先进行了Na NO3、Na Cl O3电解液预试验研究,分析了电压和进给速度对材料去除率、表面粗糙度及侧面间隙的影响规律。为进一步提高加工效率,在复合电解液中添加Na Cl,研究电流密度对表面粗糙度的影响规律。结果表明:采用质量分数5%Na Cl+16%Na NO3+4%Na Cl O3的复合电解液,在电压24 V、电解液压力0.8 MPa、电解液温度30~35℃的条件下,实现了进给速度2.4 mm/min、表面粗糙度Ra0.4μm的高效、高表面质量加工。     

硫酸甲醇体系中电解抛光钽的实验研究

采用硫酸甲醇体系对钽进行电解抛光,并对其抛光性能进行了研究,测定了不同配比时电解液中钽的阳极极化曲线,研究了电解液配比和电压对钽表面质量的影响.在搅拌速率为16 m/s、电解液温度为0℃、时间为3 min、硫酸甲醇体积比为1:7时,电压在20 V左右抛光效果较好、钽表面均方根粗糙度Rq小于30 nm,不仅能够满足钽材表面精饰加工需求,而且能够满足EOS靶用标准材料薄膜对表面质量要求.     

微磨料水射流对工件表面抛光作用的研究

采用碳化硅固体磨粒、纯水和水溶性乳蜡(水蜡)混合而成的液体磨料,液体磨料的浓度按固体磨粒与添加液的质量比1∶ 2的比例混合,工件材料采用热作模具钢4Cr5MoSiV1,被抛光工件表面分别为未经热处理的模具钢表面和电火花加工后的工件表面.实验研究了不同粒度的固体磨粒、添加液浓度、抛光时间等对抛光性能的影响.研究表明,经过90 min的抛光,两种抛光面的表面粗糙度值Ra都呈显著下降.对于电火花加工表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=1.0 μm下降到Ra=0.08 μm;对于未经热处理的工件表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=0.36 μm下降到Ra=0.06 μm.证明微磨料水射流对工件表面具有良好的抛光作用.研究还表明,磨料液成分、抛光时间以及被抛光工件材料以及工件表面原始粗糙度等对抛光性能有重要影响.对于硬度和粗糙度较高的工件表面,宜采用具有较粗的固体磨料粒子和较高浓度添加剂的磨料液;对于硬度和粗糙度较低的工件表面,宜采用较细的固体磨料粒子和添加剂浓度较低的磨料液.对于较低硬度的工件表面,采用蜡敷磨粒的磨料液可缩短抛光时间和提高抛光的表面精度.     

钛酸钡陶瓷基片的双面研抛加工研究

采用氧化铝磨料对钛酸钡(BaTiO3)陶瓷基片进行双面研磨加工,分析磨料粒径、研磨压力、研磨盘转速、磨料浓度以及研磨液流量等研磨工艺参数对基片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用双面研磨工艺,依次用W14、W7、W5的氧化铝磨料对钛酸钡陶瓷基片(原始粗糙度Ra0.219μm)在研磨压力3.26kPa、研磨盘转速为37r/min、磨料质量浓度为9%、研磨液流量10mL/min的研磨参数下,进行粗研、半精研、精研,取得了表面粗糙度Ra0.076 6μm的研磨片。对研磨片继续用W0.2SiO2抛光可获得表面粗糙度Ra为6nm的超光滑表面。同时,用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了不同加工阶段的基片表面形貌,并分析了材料去除机理;采用氧化铝磨料的研磨过程中,材料以脆性断裂去除为主;采用SiO2磨料抛光过程中,工件材料以塑性去除为主。     

SLM成型零件型腔内表面电解辅助磁粒研磨加工研究

为了去除选区激光熔化技术成型的零件表面缺陷和降低表面粗糙度,并寻求最佳的加工参数。从理论上解析电解辅助磁粒研磨的加工机理,利用仿真软件模拟加工区域的磁感应强度分布,设计Box-Behnken试验方案,先对材料为Ti6Al4V的钛合金工件表面进行电解钝化,后进行机械磁粒研磨,根据试验结果建立表面粗糙度的二次响应回归方程并对建立的数学模型进行方差分析,最后用响应面分析法分析主轴转速、磨料粒径、电解温度和电解电压对表面粗糙度的影响规律,得到最佳的加工参数,在最佳工艺参数下对磁粒研磨和电解辅助磁粒研磨的加工效果进行比较和分析。建立的回归方程调整后的拟合优度为92.14%,经过优化后的电解辅助磁粒研磨最佳加工参数如下:电解液为浓度16%的硝酸钠溶液,电解温度28℃,电解电压12 V,磨料粒径180μm,主轴转速1 100 r/min,使用磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra 10.7μm降为Ra 0.52μm,使用电解辅助磁粒研磨加工60 min后,工件表面粗糙度由原始的Ra10.7μm降为Ra 0.354μm。使用电解辅助磁粒研磨可以有效去除选区激光熔化技术成型零件型腔内表面的缺陷,并降低零件的表面粗糙度,通过响应面分析法可以有效优化加工参数,使用电解辅助磁粒研磨加工比单一磁粒研磨加工的加工效果好,加工效率高。     

氧化锆陶瓷大抛光模磁流变抛光试验研究

目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。     

磨粒粒径对固结磨料研磨石英玻璃的加工性能影响

固结磨料研磨垫的磨粒粒径是影响其加工效率和表面质量,以及下阶段抛光过程的重要因素。使用5μm、14μm和30μm三种粒径的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,分析磨粒粒径对工件表面质量、材料去除率、声发射信号、摩擦系数和磨屑的影响,并结合磨粒切深选择最佳磨粒粒径。结果表明:随着磨粒粒径增大,材料去除率和表面粗糙度值均增大,声发射信号的均值和振幅显著提高,摩擦系数到达稳定水平需要的时间延长。14μm粒径磨粒的切深分布接近石英玻璃的脆塑转变临界切深201.2nm。选用粒径14μm的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,其材料去除率为5.65μm/min,石英玻璃的表面粗糙度值Ra为66.8nm,满足硬脆材料的高效、高质量研磨要求。     

基于微纳乳液的Inconel718电火花成形加工工艺实验研究

采用自制的微纳乳液作为工作液,利用电火花成形加工镍基高温合金(Inconel718),选取峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔及单次加工时间等参数进行十字正交试验,研究分析这些参数对电火花成形加工Inconel718的表面粗糙度和材料去除率的影响,并对比了在微纳乳液与煤油工作液中加工的工件表面微观形貌。结果表明:峰值电流对材料去除率影响显著,单次加工时间对表面粗糙度影响显著;与煤油工作液相比,采用微纳乳液进行电火花成形加工的工件表面质量更好。     

络合剂对316L不锈钢化学机械抛光效果的影响

为提高316L不锈钢化学机械抛光（chemical-mechanical polishing,CMP）效率,针对络合剂类型对316L不锈钢加工效果的影响及影响机制进行研究。以材料去除率（material removal rate,MRR）和表面粗糙度（R_a）为指标,探究络合剂类型（甘氨酸、草酸和柠檬酸）及浓度对抛光效果的影响。利用电化学工作站、接触角测量仪和X射线光电子能谱仪（XPS）分析络合剂对316L不锈钢CMP加工影响机制。结果表明:当甘氨酸质量分数为0.2%时,能够同时获得较高的材料去除率和较低的R_a,分别为210 nm/min和1.613 nm。高浓度的络合剂对316L不锈钢材料去除率的抑制作用来源于络合剂增强了316L不锈钢表面耐蚀性,降低了表面氧化速度。XPS分析表明部分甘氨酸络合物会吸附于316L不锈钢表面产生缓蚀作用。      

高速磨粒流动辅助电解复合加工方法

针对难加工材料表面抛光难、工具损耗严重、加工效率低的问题,提出了一种高速磨粒流动辅助电解加工的方法,通过在电解液中添加微小磨粒,伴随电解液高速流动实现电化学溶解与钝化膜微量磨削的复合加工。针对该方法的加工参数进行了分析,研究了加工时间、加工电压、加工间隙、电解液浓度、电源种类、磨粒粒径对实验结果的影响。结果表明:采用5 V电压的直流电源,以质量分数10%的NaNO3作为电解液,设定加工间隙1 mm,用1200目的磨粒加工5 min,可得到表面质量较好的工件,表面粗糙度Ra<0.1μm。     

圆光栅玻璃的游离磨料研磨抛光加工工艺

用游离磨料对圆光栅玻璃表面进行了研磨抛光实验,讨论了磨粒尺寸、磨料质量分数、加工时间、研磨盘转速、加载压力、抛光垫材料对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。研究表明,硬质抛光垫能更好地保持试件的平面度。获得的优化工艺参数组合为:研磨盘转速75r/min;磨料质量分数10%;研磨液流量10mL/min;5μm的Al2O3加载压力0.019MPa,粗研20min;1μm的Al2O3加载压力0.015MPa,精研20min;30nm的CeO2加载压力0.012MPa,精抛10min。在该工艺组合下,获得了表面粗糙度值Ra为3.3nm、平面度为5μm的圆光栅玻璃。     

田口-灰关联法应用于Inconel 718微放电铣削参数最佳化(英文)

应用田口-灰关联法对Inconel 718微放电铣削多重质量特性如电极消耗率、材料去除率和扩口量进行最佳化,分析放电电流、脉冲时间、休止时间和极间间隙对加工Inconel 718之电极消耗率、材料去除率和扩口量的影响。实验结果表明,以最佳微放电铣削参数进行加工,其电极消耗率由5.6×10-9mm3/min降低到5.2×10-9mm3/min,材料去除率由0.47×10-8mm3/min增加到1.68×10-8mm3/min,扩口量由1.27μm降低到1.19μm。研究结果显示,应用田口-灰关联法,可以改善微放电铣削多重质量特性。     

TFT-LCD玻璃基板精细雾化抛光的工艺参数优化

为了研究抛光工艺参数(抛光压力、抛光台转速、抛光液流量)对精细雾化抛光TFT-LCD玻璃基板的影响,实现对玻璃基板的高效、高质量加工,采用正交试验方法对玻璃基板进行雾化抛光,以材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)为评价指标,根据实验结果得到最优的工艺参数组合,并将传统抛光和雾化抛光进行了对比。结果表明:当压力为0.055 MPa,抛光台转速为65r/min,抛光液流量为8.3mL/min时,雾化抛光的材料去除率为219nm/min,表面粗糙度Ra为1.1nm,光学透过率≥92.6%。在相同的试验条件下,传统抛光的去除率和表面粗糙度分别为335nm/min和1.2nm,两种方法的抛光效果相近,但雾化方法抛光液用量仅为传统的1/10。     

径向进给射流电解车削圆柱表面试验

径向进给射流电解车削加工是针对难加工材料回转体零件表面特征,利用电解液从阴极刀具内部喷向工件,刀具沿径向逐渐向工件进给进行电化学溶解的加工方法。通过流场仿真,优选出阴极刀具结构,利用10%的NaNO3溶液对316L不锈钢材料圆柱表面进行试验研究,分析平衡间隙、加工电压、工件转速、电解液压力对材料去除率和工件表面粗糙度的影响。结果表明:利用优选的刀具,对直径20 mm、高度10 mm的316L不锈钢圆柱表面径向单边车削0.5 mm,材料去除率可达0.391 g/min,表面粗糙度Ra<0.2μm。     

半固着磨具在非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底精密研磨中的应用

非晶态Ni-Pd-P合金薄膜具有非常好的热传导性和耐磨性,因而被广泛用作防护镀层.铜片由于其良好的导电性能被选为生长非晶态Ni-Pd-P合金薄膜的衬底材料.主要研究半固着磨具精密研磨非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底,以铜片衬底的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,探讨了研磨过程中不同的工艺参数对铜片表面粗糙度和材料去除率的影响.结果表明:用800# SiC半固着磨具对铜片衬底进行研磨加工,10min后铜片表面粗糙度Ra可由0.553μm减小到0.28μm,同时表面无深划痕.加工后的铜片再经金刚石研磨膏抛光可快速获得满足Ni-Pd-P合金薄膜生长用的铜片衬底表面.     

磁性复合流体抛光氧化锆陶瓷的工艺优化

为提高氧化锆陶瓷工件的表面质量,采用磁性复合流体（由包含纳米级铁磁颗粒的磁流体与包含微米级羰基铁颗粒的磁流变液混合而成）对氧化锆陶瓷进行抛光,以达到降低材料表面粗糙度和减少表面与亚表面损伤的目的。利用田口方法设计3因素3水平正交试验,着重分析磁铁转速、加工间隙和抛光液磨粒粒径对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并采用方差分析法分析各因素对2个评价指标的影响权重。可达到最低表面粗糙度的工艺参数组合为：磁铁转速,300 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,1.25μm。可达到最高材料去除率的工艺参数组合为：磁铁转速,400 r/min;加工间隙,0.5 mm;磨粒粒径,2.00μm。根据优化的工艺参数进行抛光,表面粗糙度最低可达4.5 nm,材料去除率最高可达0.117μm/min,优化效果显著。利用遗传算法优化BP神经网络建立抛光预测模型,预测误差为3.948 4%。