基于磨料水射流抛光铝合金质量的研究

磨料水射流抛光铝合金表面质量的影响因素较多,本文分析了射流压力、靶距、喷射角度和磨料流量四个工艺参数对抛光质量的影响,利用正交实验和极差分析法,研究了该工艺参数对磨料水射流抛光铝合金工件表面粗糙度的影响主次顺序为靶距、射流压力、磨料流量、喷射角度。并运用多元回归分析法,建立工件表面粗糙度与影响因素间的经验模型,对铝合金汽车轮毂表面处理具有很大的实用价值。     

强化研磨加工最佳工艺参数的实验研究

简要介绍了强化研磨加工的原理,并讨论了影响强化研磨加工效果的工艺参数,通过实验研究,分析了喷射压力、喷头移动速度、喷射距离这三个主要因素对加工后模具钢表面粗糙度和表面硬度的影响,根据试验数据,分析得出了强化研磨加工针对45#模具钢表面处理的最佳工艺参数为:喷射压力0.5MPa,喷头移动速度50mm/min,喷射距离45mm。     

喷油嘴微孔磨粒流抛光数值模拟与试验

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用kε固液两相Mixture湍流模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,并通过正交试验探索了抛光压力、磨料浓度、磨粒粒径及加工时间等工艺参数对被抛光微孔表面粗糙度的影响规律。结果表明：喷油嘴微孔磨粒流单向循环抛光加工有利于改善喷孔结构;流道表面粗糙度与各加工参数均成负相关关系,且受抛光压力及磨料浓度影响显著。通过试验获得了最优参数组合,在此条件下喷油嘴微孔表面粗糙度值(Ra)由初始的1.16μm降至0.20μm。     

硅片的超声流体喷射抛光实验研究

基于兆赫级压电振子驱动提出,一种新的流体喷射抛光方法,利用Z4120台式钻床搭建了流体喷射超声抛光实验装置,以2吋硅片为喷射抛光对象,通过实验验证了该抛光方法对硅片的精密化学机械抛光的实际效果。实验结果表明,在相同的实验工况下,硅片与喷射流的相对转速越高,抛光的效果越好。硅片转速相比抛光时间对硅片表面的粗糙度影响效果更明显。该抛光方法因无须借助抛光垫的接触作用,能使硅片在精密抛光过程中,避免抛光工具对硅片表面的损伤。     

磨料液体射流抛光技术研究进展

论述了磨料液体射流抛光过程中的材料去除机理,介绍了磨料液体射流加工系统平台的国内外研究成果。从速度变化、材料去除、表面演化、表面粗糙度、数值模拟五个方面阐述了磨料液体射流数学模型的构建状况。系统分析了主要工艺参数如磨粒动能、射流压力、磨料、喷射角度、喷射距离、添加剂对加工结果的影响规律,并总结了磨料液体射流抛光技术发展历程。最后针对其将来的研究方向与内容给出了进一步的建议与展望。     

环形气囊抛光K9光学玻璃的工艺实验研究

气囊抛光是一种发展潜力大的抛光技术,其优点在于材料去除量均匀、抛光效率高、吻合性好。采用环形气囊抛光实验平台,在研究了环形气囊压强、不同粗糙度初始基底对K9光学玻璃表面抛光质量影响规律的基础上,提出了一种全新最佳工艺参数组合的思路:分阶段进行压强数值的选定,进行组合工艺实验。实验研究表明,随着气囊压强的增大,K9光学玻璃的抛光效率得到了提高,初始基底的表面粗糙度值越小,K9光学玻璃的抛光效率和质量越高。     

雾化抛光氮化硅陶瓷基体的工艺参数优化

通过正交试验对氮化硅陶瓷基体进行超声精细雾化抛光,研究抛光工艺参数(抛光液流量、抛光压力、抛光盘转速)对抛光速率和表面粗糙度的影响。以抛光后氮化硅陶瓷的材料去除率和表面粗糙度为评价指标,根据正交试验结果得到最优参数组合,并与传统的抛光效果进行试验对比。结果表明:研究的3种参数中,对材料去除率的影响程度由高到低依次为雾液流量、抛光压力、抛光盘转速,对抛光后工件表面粗糙度的影响程度由高到低依次为抛光盘转速、雾液流量、抛光压力;在相同的实验条件下,精细雾化抛光的材料去除率与表面粗糙度与传统抛光接近,但精细雾化抛光的抛光液用量仅为传统用量的12.5%,有效减少了资源的浪费。     

微通道反应器沟槽底面的磨料水射流抛光研究

针对燃料电池微通道反应器的沟槽底面抛光技术难题,开展磨料水射流沟槽抛光仿真与试验研究。采用FLUENT软件,对不同工艺参数下沟槽底部剪切力分布进行了数值模拟;根据仿真结果进行316L不锈钢材料的单沟槽抛光工艺试验,检测分析不同抛光参数下单沟槽底面形貌、材料去除率以及表面粗糙度的变化规律;根据单沟槽底面几何精度和表面粗糙度需求,获得最佳的沟槽抛光参数,进行单沟槽抛光验证试验。结果表明:当磨料粒径5μm,抛光液浓度3%,射流压力0.35 MPa,喷射距离8 mm时沟槽底面抛光效果最佳,抛光后粗糙度Ra达到0.11μm,沟槽底面轮廓的RMS误差为2.92μm。试验研究结果为磨料水射流抛光微通道反应器等沟槽类零件提供指导依据。     

用锡盘抛光 α-Al2O3 单晶的初步实验研究

概述了抛光α-Al₂O₃单晶的意义、介绍了用锡盘抛光α-Al₂O₃单晶的实验装置、描述了抛光实验过程、研究了抛光时间和抛光液酸碱度对工件表面粗糙度的影响。通过改变抛光时间及抛光液pH值,可使α-Al₂O₃单晶工件表面粗糙度优于0.4nmrms.     

无磨料超声抛光工艺参数优选试验研究

以45钢轴件为加工对象进行无磨料超声抛光工艺试验,优选工艺参数,探索各工艺参数对表面粗糙度的影响.试验结果表明,工艺参数对加工表面粗糙度影响顺序为进给量、超声波发生器的输出功率、抛光预压力和工具头半径;表面粗糙度值随进给量的增大而增大,而工具头半径、预压力和超声波发生器的输出功率对表面粗糙度的影响曲线为驼峰曲线,过大或过小的工艺参数均影响抛光效果.     

磁流变变间隙动压平坦化加工力特性研究

磁流变变间隙动压平坦化加工利用工件的轴向低频振动使磁流变液产生挤压强化效应,可以有效提高加工效果并使光电晶片快速获得纳米级表面粗糙度。通过旋转式测力仪试验研究不同变间隙参数对磁流变变间隙动压平坦化加工过程中抛光正压力的影响规律,结果表明,在工件轴向低频振动作用下,抛光正压力形成脉冲正值和负值周期性的动态变化过程;将工件轴向低频振动过程分解为下压过程与拉升过程,下压速度和拉升速度对动态抛光力有不同的响应特性;随着最小加工间隙的减小抛光正压力会急剧增大;设置最小加工间隙停留时间观察抛光正压力变化,可以发现在工件最小加工间隙停留期间抛光力从峰值逐渐衰减并趋于平稳;挤压振动幅值对抛光正压力影响较小。建立了磁流变变间隙动压平坦化加工材料去除模型,弄清了在动态压力作用下,磨料更新及其附加运动机制,研究了磁流变变间隙动压平坦化加工过程中磨料颗粒对工件表面柔性划擦和微量去除的作用机理,为磁流变变间隙动压平坦化加工的工艺优化提供了理论依据。     

超声波精细雾化抛光石英玻璃的抛光液研制*

为了配制适用于JGS1光学石英玻璃超声波精细雾化抛光的特种抛光液,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,设计正交试验探究抛光液中各组分含量对雾化抛光效果的影响,并对材料去除机制进行简要分析。结果表明：各因素对材料去除率的影响程度由大到小分别为SiO2、pH值、络合剂、助溶剂和表面活性剂,对表面粗糙度影响程度的顺序为SiO2、表面活性剂、pH值、助溶剂和络合剂;当磨料SiO2质量分数为19%,络合剂柠檬酸质量分数为1.4%,助溶剂碳酸胍质量分数为0.2%,表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮质量分数为0.9%,pH值为11时,雾化抛光效果最好,材料去除率为169.5 nm/min,表面粗糙度为0.73 nm;去除过程中石英玻璃在碱性环境下与抛光液发生化学反应,生成低于本体硬度的软质层,易于通过磨粒机械作用去除。使用该抛光液进行传统化学机械抛光和雾化化学机械抛光,比较两者的抛光效果。结果表明：两者抛光效果接近,但超声雾化方式抛光液用量少,仅为传统抛光方式的1/7。     

介电泳效应磨粒流抛光中的电极形态

针对薄壁陶瓷工件内表面抛光，提出一种基于介电泳效应的磨粒流抛光方法。将非均匀电场布置于陶瓷工件外表面，极化磨粒，实现陶瓷工件内表面高效抛光。仿真分析发现:电极间隙比为2时，SiC磨粒具有最好的介电泳效应，参与抛光的磨粒最多。陶瓷工件初始内表面粗糙度值Ra为(208±5)nm时，抛光10 h后，无介电泳效应的磨粒流抛光工件内表面粗糙度值Ra为51 nm，有介电泳效应的磨粒流抛光工件内表面粗糙度值Ra为23 nm。     

非球面柔顺研抛的边缘效应机理研究

在整个非球面柔顺研抛的过程中,如果运动速度、进给速度和外加压力都不发生变化,非球面边缘区域的研抛进给路径是其他区域的一半,所以理论上边缘区域去除量应该更少,但实验结果正好相反。针对该边缘效益,从研抛过程的基础动力学状态转换过程入手,重新研究了柔顺研抛的工艺过程,发现在边缘区域虽然加工时间以线性方式减少一半,但接触压力以二阶幂指数方式由原值递增至无穷大,决定去除效率的因素中,接触压力比加工时间更占主导,所以边缘区域实际去除量会更多。     

抛光液pH值等对硬盘玻璃盘基片化学机械抛光的影响

随着硬盘存储密度的增大、转速的提高、磁头飞行高度的降低,对硬盘基板材料及基板表面质量提出了更高的要求。采用纳米SiO2作为抛光磨料,在不同抛光液条件下(pH值、表面活性剂、润滑剂等),对玻璃基片化学机械抛光去除速率和表面质量的变化规律进行了研究,并利用原子力显微镜(AFM)和光学显微镜观察了抛光表面的微观形貌。结果表明,玻璃基片去除速率在酸性、碱性条件下变化趋势相近,即随着pH值的升高,材料去除速率先增大后减小。加入一定量的表面活性剂和润滑剂使得去除速率有一定程度的下降,但是表面粗糙度明显降低,并且表面没有出现颗粒吸附现象。     

线性液动压抛光加工的流体动压特性研究

基于流体动压润滑原理提出了线性液动压抛光加工方法。借助计算流体力学数值模拟，研究了抛光辊子结构和加工工艺参数对液动压力大小及分布均匀性的作用规律。结果表明：具有矩形微结构的抛光辊子可以在工件表面产生均匀的液动压力；更大直径的抛光辊子、更高的转速和更小的抛光间隙都可以获得更大的流体动压力，但同时也会使液动压力分布均匀性变差。搭建实验平台并进行抛光实验，线性液动压抛光加工后，K9玻璃表面粗糙度Ra值从45.41 nm降低到0.91 nm。     

磨料水射流抛光技术进展综述

磨料水射流抛光技术具有加工材料范围广、无热加工影响、能满足非线性与复杂曲面零件需要的高形状精度和高表面粗糙度要求等优势,在精密加工领域具有良好的研究价值和应用前景。首先对加工质量高敏感的工艺参数,如射流动能、喷嘴结构、磨料类型、加工路径等研究进行综述,总结了不同材料加工的工艺参数,分析了不同形状的去除函数加工的适用性;然后对磨料水射流与其他技术结合而衍生出的一系列新技术进行了总结,比较各种新技术的特点;最后对磨料水射流加工及其材料去除函数模型研究的发展趋势进行预测。     

An investigation into superficial embedment in mirror-like machining using abrasive jet polishing

This study performs experimental investigation into the application of abrasive jet polishing (AJP) to the surface finishing of electrical-discharge-machined SKD61 mold steel workpieces. The results indicate that the AJP processing conditions which optimize the surface quality of the SKD61 workpiece when polishing using #2000SiC abrasives are as follows: an abrasive material to additive ratio of 1:2, an impact angle of 30°, a gas pressure of 4 kg/cm² (0.4 MPa), a nozzle-to-workpiece height of 10 mm, a platform rotational velocity of 200 rpm, and a platform travel speed of 150 mm/s. Under these processing conditions, a polishing time of 20 min is sufficient to reduce the surface roughness from an initial value of Ra?=?1.7 μm to a final value of Ra?=?0.27 μm, corresponding to an improvement of 84.12%. The experimental results demonstrate that the maximum attainable improvement in the surface quality of the polished workpiece is limited by a surface-hardening effect caused by the ball-impact phenomenon and the embedment of #2000SiC fragments in the workpiece surface.     

介电泳效应平面抛光的电极同层布置方式数值仿真与实验

针对化学机械平面抛光（CMPP）过程中,抛光液受抛光盘旋转离心力作用,抛光液有效利用率低、在抛光盘表面分布不均,从而影响平面抛光效率和质量的问题,提出了一种电极同层布置方式的介电泳平面抛光方法（SLAE-DEPP）。采用COMSOL Multiphysics对电极同层布置方式下封闭式圆环电极和非封闭式圆环电极的电势变化和电场强度平方梯度变化进行仿真,仿真结果表明,非封闭式圆环电极方式的电场强度平方梯度在半径ρ方向和角度θ方向都存在变化,在开口处最大电场强度平方梯度变化约为封闭式电极方式电场强度平方梯度变化的1.5倍。采用非封闭圆环电极同层布置方式制作抛光盘,搭建实验平台进行抛光实验,实验结果表明,与传统CMPP抛光相比,SLAE-DEPP方式抛光直径为76.2 mm硅片,抛光6 h后,工件中心处表面粗糙度Ra从初始690 nm下降到1 nm以下,工件平面度（RMS值）为0.268 μm,工件材料去除率（MRR）提高了近27.3%,工件表面去除均匀达到镜面,抛光效率和抛光质量均优于传统CMPP方式。