缓进给磨削热模型及能量分配比率

介绍了在磨削过程中的主要限制因素之一-热损伤。通过分析和掌握影响磨削温度的多种因素,计算了磨削温度的关键因素-能量的分配。分析了工件在缓进给磨削中的磨削热,并建立了二维传热模型,详细介绍了磨削区中的最高温升模型、工件表面的热流量模型以及能量分配比率模型,得出了产生热损伤的最高临界温度及其影响因素。     

高效深磨的三种解析热模型

表达了三种高效深磨的热模型，分别是圆弧热源模型、均匀热源模型和三角形热源模型。用实验方法和理论计算方法研究了在高效深磨条件下磨削区的最高磨削温度。为了用高效深磨方式研究低合金钢的磨削性能，进行了平面磨削实验，测得了高效深磨条件下磨削区的最高磨削温度，并与用本模型计算结果进行了比较，发现实验结果与采用本模型理论计算结果基本一致，证明了该磨削热模型是正确的。     

磨削温度的试验研究

经过试验和理论计算,研究了磨削区的最高磨削温度。详细探讨了热电偶测温技术的实质和过程。利用热电偶测量了磨削接触区的最高温度。对测量温度值与理论计算值进行了比较,试验结果与采用磨削热模型理论的计算结果基本一致。     

高效深磨中温度的理论分析

本文提出了高效深磨的热模型。该热模型中，工件与砂轮的接触用圆弧面表述。发现接触角和Peclet数对磨削区温度有很强的影响。发现材料去除率高而且无磨削烧伤。新热模型对接触区温度很准确的预测。还发现高效深磨中比磨削能很低。而磨屑带走了大部分热。同时，在磨削液被阻碍进入磨削区后，工件的温度急剧上升。     

基于磨削特征参数的18CrNi4A钢磨削热数值计算模型

磨削工序是零件成型的重要环节，磨削过程中的磨削热一直是人们关注的重点，产生的热量过大会导致磨削烧伤等问题，必须控制好磨削参数。基于磨削理论，提出了零件表面磨削接触宽度、磨削接触长度、磨削力等参数的表征方法，建立了一种磨削热的数值计算方法。通过磨削热数值计算模型，得到了磨削过程零件的表面温度。并通过18CrNi4A材料磨削加工试验，验证了磨削热计算模型的可信性，能够对18CrNi4A及其他高强钢材料磨削加工工艺参数的确定提供一定的理论指导。     

磨削中的摩擦冷却与润滑（一）

磨削过程中产生的热对工件加工质量和表面完整性至关重要。磨削过程中的摩擦产生的热会引起工件表面层的热损伤，因此冷却和润滑在磨削中起决定性的作用。本文研究了磨削液的类型、组成和供液方法对磨削过程和加工结果的影响。研究了磨削液在喷嘴和磨削区的动态过程，这是优化冷却和润滑的关键，进而提供了一个减少磨削液用量的方法，即降低了成本，又减少了对环境的负面影响。     

复杂曲面硬脆材料零件磨削加工数值模拟

建立了大型复杂形面薄壁石英纤维复合材料的树脂金刚石磨削过程传热学模型,并基于有限元方法,利用工程数值模拟软件ANSYS对石英纤维材料磨削时的热传递过程进行了数值计算,得出工件的温度场分布规律及温度变化历程。研究表明：以现行磨削用量干磨削后,磨削最高温度达到316℃,热量主要分布在表层2 mm深范围内,对工件表面材料性能影响不大;同时得到了温度场分布随热源的移动而变化的规律及工件表面某位置下不同深度的温度变化历程。借助有限元方法对工件表层的温度场进行仿真,可以预测整个磨削过程,优化磨削参数,减少试验次数与成本,为解决磨削表面热损伤和热变形等问题提供了依据。     

ZrO2陶瓷平面磨削温度仿真分析与实验研究

目的研究工程陶瓷磨削参数对磨削温度的影响,磨削参数包括金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度。方法以金刚石砂轮平面磨削ZrO_2陶瓷为例,运用ABAQUS建立单颗金刚石磨粒磨削ZrO_2陶瓷的有限元模型,分析磨粒磨削陶瓷过程。同时通过正交实验法设计多组关于金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的磨削组合参数实验,利用人工热电偶法对磨削温度进行测量,将实验结果与仿真结果进行对比分析。结果砂轮线速度由30 m/s增加到50 m/s,磨削深度由5μm增加到15μm,工件进给速度由1000 mm/min增加到3000 mm/min,磨削温度和磨削热分配比均增加,仿真结果与实验结果基本一致。结论磨削过程中磨削深度和工件进给速度对磨削温度的影响较大,随着金刚石砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度的增加,磨削温度和磨削热分配比均增大。     

磨削硬化深度预测

磨削硬化是利用磨削过程中产生的热、机械复合作用直接对工件进行表面淬火的新工艺。通过建立磨削温度三维分析模型和热金属效应分析,实现磨削硬化加工工件硬度的预测。基于瞬时温度分布和运动非稳定三维热传导微分方程,并考虑砂轮与工件及冷却液与工件交互作用时热传导情况和材料本身的热扩散,建立了磨削温度三维分析预测模型,结合对加工过程奥氏体相位比例的计算及珍珠岩、残余奥氏体和马氏体的转变等热冶金效应分析,得出磨削硬化加工后硬化深度,实现随加工参数变化的硬化深度分布预测。将此模型与有限元模型进行对比,并通过实验进行了验证。     

工程陶瓷高速深切磨削温度的理论分析

阐明工程陶瓷以其高强度、低膨胀率、耐磨损及高化学稳定性等优越的性能被广泛应用于机械、冶金和化工等工程领域中。介绍了磨削热分配比的三种理论模型,推导了均布热源模型和三角形热源模型下磨削区的温度分布。在此基础上,用解析法讨论了砂轮切深、砂轮线速度和工件速度对工程陶瓷氧化锆高速深切磨削区无量纲温度和有量纲温度的影响。磨削工程陶瓷材料采用了高速深切为主要工艺特征后,既能实现高的切除率,又能保证高的加工表面质量。     

接触板式平面砂带磨削温度的试验研究

本文首次从理论上导出了能反映各机理性参数和磨削过程中切屑形成能、耕犁能、滑擦能的综合影响的计算磨削区平均温度的理论公式,通过试验实测的磨削温度与理论计算值十分吻合;并进行了砂轮磨削和砂带磨削温度对比试验,磨削用量对砂带磨削温度的影响规律以及砂带磨损对磨削温度的影响等大量试验研究,得出了一些重要结论。     

磨削温度的实验研究

前言 发展高速磨削可以显著地提高磨削效率,延长砂轮寿命,改善加工表面光洁度。但是人们耽心提高砂轮速度后会引起加工表面出现烧伤和裂纹,影响工件的表面质量和使用性能,这是进一步发展、应用高速磨削新工艺的顾虑。 磨削加工时金属表面热损伤的现象是由磨削表面的温度场特征所决定的。磨削过程是在比一般车、铣高10～20倍以上的速度下进行的,磨粒切入工件时,表层金属产生很大的变形和摩擦,消耗的能量使金属表层形成瞬时的热聚集,磨削区的加热速度极快,局部温度很高,     

用有限元法进行低温磨削钛合金温度场的研究

钛合金的加工性能很差，磨削温度对其磨削性能有重要影响，为了改善钛合金的磨削加工性，分析磨削区温度场分布情况并研究如何有效降低磨削区温度具有十分重要的意义，本文建立了平面磨削时工件的传热学模型，并基于有限元原理，利用工程数值模拟软件ANSYS对钛合金（TC4）工件在常温和使用液氮冷却的低温条件下的磨削情况进行了模拟仿真研究，通过分析不同温度条件下磨削钛合金时的磨削温度场分布情况，表明采用液氮冷却的低温磨削技术可以有效降低磨削区的温度，从而有利于钛合金的磨削，文章最后在常温及低温条件下对钛合金进行了磨削实验研究，验证了仿真分析的结果。     

超高速磨削过程中磨削热分布率的研究

基于过去的磨削热分布率理论模型,提出了一种计算磨削热分布率的新方法,用超高速磨床对GCr15轴承钢进行了超高速磨削实验,得到了磨削过程中的磨削力与工件表面磨削温度数据,并对数据进行分析,探讨了磨削力、磨削温度与砂轮线速度、磨削深度的关系,计算出热量分配率R,实验证明R的值随着砂轮线速度的增加,变化规律比较明显,都是先大幅上升,然后缓慢下降,在相同砂轮线速度下,热量分布率R随着磨削深度的增加呈现下降的趋势,但是降幅不大。     

覆膜砂选择性激光烧结过程的建模研究

建立选择性激光烧结粉末的快速成型工艺过程的数值计算模型,并用于估算热固结宽度和深度.在该计算模型中,综合考虑了材料的热物性参数随温度变化的情况和激光光强分布不均匀的因素,采用Ansys有限元分析软件模拟计算激光点加热过程覆膜砂的热影响区大小,结果与实验吻合较好.     

焊接过程组织演变——模拟焊接热影响区晶粒长大

基于晶粒正常长大过程中的能量和曲率因素,建立了晶粒正常长大能量一曲率驱动元胞自动机二维模型.该模型能正确反映晶粒正常生长过程中平均晶粒尺寸大小与时间、晶粒生长速率与温度、晶粒生长速度与曲率等关系,以及晶粒尺寸分布时间不变性等重要规律.同时,通过建立元胞自动机时间(tCAS)与现实时间的转换关系,实现了能量一曲率驱动元胞自动机在现实时间尺度上对焊接热影响区晶粒长大过程的模拟.结果表明,模拟结果符合焊接热影响区理论晶粒分布规律.     

不同磨削参数下高温合金磨削温度场的数值模拟及试验研究

磨削加工产生的温度场会根据自身分布特性对试件造成不同程度烧伤。提出改进的平面磨削热量分配理论模型并结合ABAQUS建立磨削温度场有限元模型,基于热成像法提出一种研究试件表面温度场分布的方法,并对仿真结果进行了验证,利用表面形貌对加工质量进行了分析。结果表明：仿真结果和实际加工过程的温度相对应,且靠近工件中心1 cm范围内都是高温区域;磨削高温所影响的深度大约只存在于温度影响深度的前1/3。     

磨削硬化表层内冶金热效应预测三维分析模型

磨削硬化是利用磨削过程中产生的热、机械复合作用直接对工件进行表面淬火的新工艺。本文通过建立磨削温度三维分析模型和冶金热效应分析,实现磨削硬化加工工件硬度的预测。基于瞬时温度分布和运动非稳定三维热传导微分方程,并考虑砂轮与工件及冷却液与工件交互作用时热传导情况和材料本身的热扩散,建立了磨削温度三维分析预测模型,结合对加工过程奥氏体相位比例的计算及珠光体、残留奥氏体和马氏体的转变等冶金热效应分析,实现磨削硬化加工后工件硬度的预测。将此模型与有限元模型进行对比,并通过试验进行了验证。     

连铸坯凝固传热数学模型的研究

建立连铸坯凝固传热数学模型，利用现场实测数据对所建模型进行了验证，并对影响铸坯温度和坯壳厚度的拉坯速度、浇注温度、二冷区水量等因素进行了分析。结果表明：模型的计算精度满足实际生产的需要，影响因素中，拉坯速度和二冷区水量对铸坯温度和坯壳厚度的影响最大。因此调节拉速，改善二冷区制度是铸坯生产工艺中的重要操作。     

激光相变强化非稳态温度场的研究

采用有限差分方法计算激光相变强化三维非稳态温度场。用间歇跳跃式移动光源来模拟激光的连续扫描，考虑了涂层在热传递过程中的“媒介”作用以及相变潜热、材料热物性参数随温度改变等因素的影响。对计算结果进行分析，并与实验数据和其它模型相比较。