混粉电火花加工工作液流场及颗粒运动仿真研究

根据混粉电火花加工对装置的要求,在对储液箱内的粉末颗粒运动状态进行数学分析的基础上,采用COSMOS/Flo Works软件对工作液流场及颗粒运动状态进行模拟仿真.分析结果表明,设计的数学模型能反映储液箱内液流的实际运动状态,并能帮助对射流器喷液结构进行优化设计,该数学模型可为混粉电火花加工装置一体化设计提供技术支持.     

新型混粉电火花镜面加工实验装置的研制

针对混粉电火花加工的实验装置成本高、电蚀产物分离难等问题,利用水力旋流器超细分级分离的特性,设计了可在线过滤混粉电火花加工工作液的新型实验装置,同时设计了新型的储液箱搅拌系统和工作液体槽内的搅拌装置,能很好地保证混粉电火花加工过程中粉末浓度的均匀性.该实验装置的研制为将来实现混粉、常规电火花加工工作液箱一体化的电火花成形机提供了可行性验证.     

磁力液力旋流器在电火花加工工作液处理装置中的应用研究

针对普通电火花加工和混粉电火花加工工作液分离处理过程的现状和存在问题，提出将磁力液力旋流器用于电火花加工工作液中加工渣的分离处理过程，从而提高电火花加工的精度和效率。     

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.     

混粉超声振动对电火花加工Ti-6Al-4V表面结构及力学特性的影响

研究混粉超声振动对电火花加工Ti-6Al-4V表面结构及力学特性的影响,对传统电火花加工、混粉电火花加工及混粉超声振动电火花加工后Ti-6Al-4V试件的表面粗糙度、表面残余应力和显微硬度进行了测量,采用SEM对3种加工方法的加工试件表面重熔层及微裂纹进行了观察,采用能谱分析仪对加工表面进行了能谱分析,探讨了Al粉、SiC磨料超声振动对电火花加工表面结构和力学性能的影响机理。结果表明:在混粉电火花加工基础上,工作液中加入20 g/L的SiC颗粒,电极施加轴向超声振动,可使电火花加工表面粗糙度值Ra降低0.5μm、重熔层厚度减薄40μm、表面残余应力降低50 MPa、表面显微硬度由7650 MPa提高到9870 MPa。     

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.     

微细电火花线切割加工技术的研究

以微小复杂零件加工为目标,对微细电火花线切割加工技术进行了研究.开发出由微小能量脉冲电源、循环低速走丝系统、加工状态检测与控制系统、微进给伺服控制机构等构成的微细电火花线切割加工系统,并进行了工艺试验研究.分析了电参数对加工性能的影响,探讨了微小槽、微小异型孔及微小齿轮等零件的加工工艺.利用直径为30 μm的电极丝,在厚度为1 mm的不锈钢上加工出最小宽度为38 μm的微小槽,其表面变质层厚度小于2 μm,表面粗糙度Ra≤0.1 μm.同时还加工出尺寸小于0.4 mm的异型孔以及模数为40 μm的微小齿轮等.     

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。     

混粉电火花放电蚀坑及温度场仿真研究

混粉电火花加工是一种新型加工工艺,通过在工作液中添加微细粉末,显著改善加工表面粗糙度。电火花加工表面粗糙度的形成与放电蚀坑大小有直接关系,而放电蚀坑大小与单次脉冲放电温度场有密切联系。为了进一步提高混粉加工表面质量,利用ANSYS软件对放电点温度场进行了模拟与分析,得到了工件表层温度场的分布规律,揭示了材料去除机制,阐明了加工表面粗糙度与温度场的关系,对预测和改善混粉加工表面质量及日后生产实际应用提供了一定的理论依据。     

淬火槽内介质流场的计算机模拟

为了获得均匀的流场分布 ,利用有限元方法对淬火槽内的介质流场的流动情况进行计算机数值模拟 ,并根据模拟结果改进淬火槽的结构尺寸和均流装置 ,以使淬火槽内的介质流动更加均匀。模拟的结果为深入研究冷却强度、对流换热系数 ,以及工件内部温度场、组织场、应力场和应变场打下了基础     

CFD analysis of eductor agitation in electroplating tank

Abstract

This work presents an extensive computational fluid dynamic (CFD) study of eductor agitation in an electroplating tank. The mathematical model of the hydrodynamic properties is presented and verified in a velocity measurement cell, in which the calculation results are in good agreement with the measured values. The model is used to examine the behaviour of fluid flow in an electroplating tank, especially in the vicinity of printed circuit board and shields. The influence of the shields on solution recirculation is analysed and discussed. The results indicate that solution recirculation could be improved when the eductors are arranged inclined to the printed circuit board.     

不同活化方式对橡胶沥青-集料黏附性的影响

目的 通过对橡胶粉进行活化处理,提升橡胶沥青-集料的黏附性。研究不同活化方式对橡胶沥青黏附性的影响,探究橡胶沥青与集料的吸附方式。方法 用接枝活化和涂覆活化的方法对橡胶粉进行预处理,通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)对活化橡胶粉进行表征。分析了橡胶粉经过活化预处理对橡胶沥青黏附性产生影响的原因。通过接触角试验、表面能理论和水煮法试验,分别评价了3种橡胶沥青的表面自由能(Surface Free Energy, SFE)、能量比(Energy Ratio, ER)和黏附等级,并通过红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)对3种橡胶沥青与集料的吸附方式和黏附机理进行分析。结果 普通橡胶沥青(Crumb Rubber Modified Asphalt, CRMA)、涂覆活化橡胶沥青(Coating Activated Crumb Rubber Modified Asphalt, AC-CRMA)和接枝活化橡胶沥青(Grafting Activated Crumb Rubber Modified Asphalt, AM-CRMA)表面自由能分别为:13.28 mJ/m²、13.79 mJ/m²和15.77 mJ/m²;涂覆活化橡胶沥青能量比相较于普通橡胶沥青提高了4.0%,接枝活化橡胶沥青能量比相较于普通橡胶沥青提高了18.5%,接枝活化橡胶沥青能量比相较于涂覆活化橡胶沥青提高了13.9%;普通橡胶沥青的黏附等级为4级,接枝活化橡胶沥青和涂覆活化橡胶沥青的黏附等级均为5级。结论 对橡胶粉进行活化预处理可以有效改善橡胶沥青的黏附性,同时,接枝活化对橡胶沥青黏附性的提升要优于涂覆活化。     

Coanda-Assisted Spray Manipulation Collar for a Commercial Plasma Spray Gun

A Coanda-assisted Spray Manipulation (CSM) collar was retrofitted to a Praxair SG-100 plasma spray gun. The CSM device makes it possible to change the direction of (vector) the plasma jet and powder without moving the gun. The two-piece retrofit device replaces the standard faceplate. Two separate collars were tested: one designed for small vector angles and one for larger vector angles. It was demonstrated that the small-angle device could modify the trajectory of zirconia powder up to several degrees. Doing so could realign the plasma with the powder resulting in increased powder temperature and velocity. The large-angle device was capable of vectoring the plasma jet up to 45°. However, the powder did not vector as much. Under large-angle vectoring, the powder velocity and temperature decreased steadily with vector angle. Both devices were tested using a supersonic configuration to demonstrate that CSM is capable of vectoring supersonic plasmas.     

一种双漩涡流场强烈淬火槽的设计及流热耦合仿真

针对缺少均匀高速稳定流场强烈淬火设备的问题,设计了一种双漩涡流场强烈淬火设备淬火槽物理模型,采用Fluent软件,进行流体的力学分析,对强烈淬火设备的淬火槽内部流场进行了研究,基于三维雷诺平均守恒N-S方程和标准k-ε湍流模型对淬火槽内部流体产生的流场进行了数值计算,分析了淬火槽进水口在3.0、3.5、4.0 m/s 的进水速度下产生的流场数据,对最优淬火槽进行流热耦合分析,研究了45号钢试件在该淬火槽下的温度场。结果表明:液相介质流在淬火槽内形成双漩涡流体,在漩涡相交处可形成环绕工件的、强烈稳定的环流场。在淬火槽进水口流速为4.0 m/s时,得到最优工艺,环流场的流速可达2.0 m/s,此速度使45号钢试件冷却速度达到650 ℃/s,完全符合强烈淬火要求。     

聚氨酯泡沫绝热层高效精密打磨装置设计与建模

针对现有液氧贮箱的结构特点以及贮箱绝热层打磨中存在的工艺问题,以聚氨酯泡沫塑料自动化打磨机器人为基础,设计出一种能够高效精密地切削去除绝热层材料的打磨装置。该装置包括打磨工具系统、实时测厚系统和控制系统。装置通过实时测厚系统对泡沫层厚度进行精准在线测量,采用直线模组和气动马达分别对刀具进行位置实时控制和转速控制,在获得实时测厚系统所测的厚度值后到达对应的位置对材料进行实时切削,同时辅助有效随动吸尘装置,实现贮箱聚氨酯泡沫绝热层高效自动打磨,在保证加工精度的同时,极大地提高了工作效率。     

化工结晶罐体自动击打落料装置设计与研究

针对目前化工生产过程中主要靠人工击打的方式实现结晶产物从结晶罐内壁剥离脱落的情况,设计一款化工结晶罐体自动击打落料装置。此落料装置采用模拟人工击打落料的工艺,装置整体框架支撑于罐体顶部,依靠驱动轮驱动,实现架体绕罐体的旋转运动,升降机构带动击打锤体上下运动;电控系统采用PLC加触摸屏的控制方式,实现了对罐体表面的自动击打。对击打锤的击打力和结构参数进行了分析计算,在保证足够击打力的情况下,优化了锤的结构。经现场应用,满足了无水三氯化铝的生产要求,为相关产品的设计提供了参考。     

SiO2气凝胶复合型隔热涂层的制备及性能研究

目的探究SiO_2气凝胶在复合隔热涂料中的应用,从隔热机理出发,通过降低复合隔热涂层的导热系数,提高反射率、辐射率等方式,使涂层达到隔热降温的目的。方法首先通过单掺实验确定各填料的含量,并采用紫外/可见光/近红外分光光度计、红外辐射率测量仪和自制的测试隔热装置等,分析涂层的发射率、辐射率和隔热性能,最后通过正交实验方法得到最优涂层配方。结果 SiO_2气凝胶能显著降低涂层的导热系数,在此基础上,添加钛白粉、空心玻璃微珠、红外陶瓷粉等颜填料,能有效提高涂层的反射率和辐射率,从而进一步增强了涂层的隔热效果。分别添加质量分数为5%的SiO_2气凝胶、5%的钛白粉、5%的空心玻璃微珠和10%的红外陶瓷粉时,复合隔热涂层具有最优的隔热性能。SiO_2气凝胶复合型隔热涂层的干膜厚度为60μm时,与未涂覆的空白样板对比,温度最高可降低14.8℃。结论 SiO_2气凝胶复合型隔热涂层具有优异的隔热性能,并且具有薄层、轻质、环保等优点,具有一定的实际应用价值。     

硝盐等温淬火设备的设计与发展

硝盐淬火与传统油淬火相比有淬冷温度高,工件变形小、硝盐不易老化、安全性高,并可回收利用等特点.本文介绍硝盐淬火设备的构成和类型,重点阐述硝盐淬火槽结构和设计,涉及槽体、盐搅拌器、导流装置、淬火升降台、冷却等的设计要点.简述了等温槽、盐清洗机、储盐溶盐罐等的设计,并对等温淬火设备的发展进行了展望.