基于3D打印航空发动机喷油管磁力研磨试验研究

目的针对镍基合金GH4169航空发动机喷油管进行磁力研磨光整加工试验研究,分析内置辅助磁极磁力研磨对工件内表面及交叉孔相贯线去毛刺的效果。方法利用磁粒研磨内置辅助磁极光整加工对工件内表面及内交叉孔相贯线处进行磁力研磨加工,通过研磨粒子与工件之间的划擦、磨削等运动,提高工件表面质量和去除内交叉孔相贯线处的毛刺。结果磁轭转速为1000 r/min,加工间隙为6 mm,采用圆柱形辅助磁极及平均粒径为250μm的磁性磨料时,其加工效果比传统的加工效果好,且效率更高,工件表面粗糙度从原始的5.8μm降至0.47μm(Ra0.5μm),内交叉孔相贯线处的毛刺明显被去除,且由于磁性研磨粒子的研磨作用,可对其进行二次光整加工。结论通过磁力研磨内置辅助磁极光整加工方法,原始工件内表面存在的褶皱、微裂纹明显得到改善,交叉孔相贯线处的毛刺也明显被去除。试验选用磁性研磨粒子粒径为250μm时,研磨效果最佳。通过磁力研磨光整加工后,管件能够得到良好的表面效果,提高了管件的综合性能。     

磁力光整加工ZrO2陶瓷材料磁极头设计及仿真

磁力研磨是光整加工ZrO_2陶瓷材料的重要方法,但由于陶瓷材料的高强度及脆硬性,用一般开矩形槽的磁极头研磨加工ZrO_2存在着研磨效率低,加工效果不理想等问题。因此在设计磁极头时,采用N45永磁极作为材料,设计开环形槽,由底部向上拔模至一定深度,由此设计的磁极来加工ZrO_2陶瓷材料,利用ANSYS仿真了磁极开环形槽与矩形槽的磁场强度分布。结果表明:环形槽磁极的磁场分布较集中,并且开锥度后磁场分布较强。通过试验验证,磁极头开环形槽能够改善磁场梯度分布,提高研磨压力。研磨20 min后,ZrO_2陶瓷材料的表面粗糙度从1.7μm下降到0.45μm,加工效率显著提高,表面质量明显改善。     

瓦形磁极对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的 提高磁粒研磨加工厚壁管内表面的表面质量与表面粗糙度改善率。方法 采用聚磁盘与瓦形磁极相配合的方式,通过仿真软件对不同数量的瓦形磁极与聚磁盘的多种组合进行模拟仿真,并分析其磁感应强度变化与磁力线分布。利用磁粒研磨法对管件内表面进行研磨试验验证,研磨后对工件表面粗糙度进行测量,并观察工件表面微观形貌。分析瓦型磁极数量、主轴转速以及磁性磨粒粒径对管件内壁表面质量的影响。结果 不设置瓦形磁极时,在主轴转速为600 r/min、磨粒粒径为185μm、研磨时间为15 min的条件下,管件内表面粗糙度由原始的0.42μm左右降低至0.14μm左右,表面粗糙度改善率为67.05%,表面质量有所改善。设置2个瓦形磁极时,在主轴转速、磨粒粒径、研磨时间与不设置瓦形磁极相同的条件下,管件内表面粗糙度从原始的0.42μm左右降低至0.09μm,表面粗糙度改善率为78.57%,表面缺陷被完全去除。结论 聚磁盘与瓦形磁极相配合的磁极排布方式,使得管件内外形成封闭磁回路,增大了加工区域的磁感应强度并改善了磁场分布,工件内表面的微裂纹、凹坑等表面缺陷基本被去除,获得良好的表面加工质量和较高的表面粗糙度改善率。     

球形开槽磁极辅助研磨H63黄铜弯管内表面

目的改善H63黄铜弯管内表面质量,缩短加工周期,提高使用寿命。方法通过六自由度机械手臂,拖动磁场发生装置,带动弯管内辅助磁极进行研磨试验。分别采用球形磁极与球形开槽磁极作为辅助磁极研磨,并利用Ansoft软件,分析加入两种辅助磁极后,磨削区磁力线和磁感应强度的变化情况。探究两种光整加工形式的原理及研磨轨迹。使用触针式表面粗糙度测量仪和超景深3D电子显微镜,对两种辅助磁极研磨试验前后的样品进行对比和分析。结果添加球形辅助磁极研磨60 min,H63黄铜弯管内表面粗糙度Ra由原始的0.833μm减小到0.238μm,继续研磨15 min后,Ra降低到0.194μm。添加球形开槽辅助磁极研磨60 min,H63黄铜弯管内表面粗糙度Ra由原始的0.834μm减小到0.172μm,继续研磨15 min后,Ra变为0.176μm。球形开槽辅助磁极研磨加工弯管内表面,效率提高20%。结论球形开槽辅助磁极磨削弯管内表面的轨迹为致密均匀的双螺旋线,能够避免球形辅助磁极研磨时产生的尖点效应。同时,该加工形式促进磁性研磨粒子滑擦弯管内壁时的动态翻滚更新,进而减缓切削刃钝化,缩短研磨时间,解决弯管内壁的原始缺陷问题。     

磁粒复合研磨SUS304不锈钢孔道的机理与试验研究

目的 为探究磁粒研磨法对SUS304不锈钢孔道表面质量的影响,优化磁粒研磨工件内表面的工艺方案。方法 首先,基于磁极单轨迹运动和复合轨迹运动两种不同形式,分别对磁粒研磨孔道内表面的基本原理和运动轨迹进行了理论分析;其次,利用ANSYS软件对孔道内壁的磁场强度进行了有限元分析;最后,通过磁粒研磨法对孔道内壁进行试验验证。利用超景深3D显微镜和触针式表面粗糙度测量仪,分别测取孔道表面微观形貌和表面粗糙度。结果 研磨加工时间均为15 min,磁极为单轨迹运动时,工件表面材料去除量为662 mg,孔道内壁的表面粗糙度值由原始的2.0 μm降至0.48 μm;磁极为复合轨迹运动时,工件表面材料去除量高达892 mg,孔道内壁的粗糙度值下降至0.24 μm。结论 磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,磁粒研磨效率进一步提高,工件表面微观形貌以及表面粗糙度都有明显改善,研磨后的工件内表面质量更佳。     

超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

磁极开槽对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响

目的提高镍钛合金血管支架管材内壁的表面质量及磁粒研磨加工效率,研究开槽与不开槽磁极对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响。方法建立了有限元仿真模型,分别模拟了开槽磁极与不开槽磁极的磁感应强度分布情况。结合仿真结果,使用搭建的镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨加工设备,分别采用开槽磁极和不开槽磁极进行镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨加工实验。使用超景深3D显微镜对研磨前后表面粗糙度进行测量,使用扫描电子显微镜对内壁表面微观形貌进行对比分析。结果在工艺参数组合为管材旋转速度100 r/min、磁极进给速度5 mm/min、磨料填充量0.1 g、磨料粒径100.00μm、往复加工1次的参数条件下,使用不开槽磁极进行加工,管材内壁表面粗糙度Ra由加工前的0.5μm降至0.24μm,下降52%;使用开槽磁极进行加工,管材内壁表面粗糙度Ra由加工前的0.5μm降至0.11μm,下降78%。结论磁极开槽后,在改善磁感应强度分布的同时,避免了因磁极所产生的磁驱动力不足以克服磁粒刷与管材工件间的摩擦力而产生的磁性磨粒的滞后现象。同时加工2个工作行程,使用开槽磁极对镍钛合金血管支架管材内壁进行磁粒研磨加工,内壁原始缺陷层的去除效果更好,加工后管材内壁表面质量更优。根据表面粗糙度值的变化趋势,开槽磁极研磨加工效率更高。     

磁粒研磨TC4孔棱边毛刺的机理及试验研究

目的探究磁粒研磨法去除TC4孔棱边毛刺的机理,寻求去除TC4孔棱边毛刺的最佳工艺方案。方法分别对磁极单轨迹运动、磁极复合轨迹运动下磁粒研磨去除孔棱边毛刺的基本原理进行分析,分别利用ANSOFT和ANSYS软件对孔棱边处的磁场强度和切削力进行模拟分析。通过磁粒研磨法对孔棱边毛刺进行研磨去除试验,利用超景深3D显微镜测取孔棱边毛刺的微观形貌以及毛刺的高度。结果磁极为单轨迹运动时,磁极自转转速为2000 r/min,研磨加工15 min后,TC4孔棱边的毛刺高度由原始的60μm左右降至5μm左右。磁极为复合轨迹运动时,磁极自转转速为2000 r/min,磁极公转速度为30 r/min,加工时间为12 min,TC4孔棱边的毛刺已经完全去除,且孔表面微观形貌较好。结论当磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,孔棱边毛刺的去除效率进一步提高,TC4孔表面微观形貌得到极大改善。     

基于旋转磁场的6061铝合金弯管内表面光整加工

为解决液压导管内表面缺陷所引起的振动和噪音,通过Ansoft Maxwell软件对不同锥度的聚磁头进行磁场强度分析,得出最佳聚磁头锥度尺寸。利用六自由度机械手臂驱动N-S-S-N四磁极圆周排布所形成的旋转磁场,带动填放在弯管内部的吸附磁性磨粒的圆柱形辅助磁极,经30 min研磨,快速去除弯管内部的沟状及鱼鳞状纹理;旋转磁场带动磁性磨粒继续研磨45 min,管件直管处由原始内表面粗糙度Ra为0.48 μm降低至Ra为0.12 μm;管件弯折处由原始内表面粗糙度Ra为0.67 μm降低至Ra为0.13 μm,完成对6061铝合金弯管内表面的光整加工。对其进行振动试验检测,当振动频率为2482 Hz时,研磨前的弯管加速度为0.3059 m/s²,研磨后降至0.1899 m/s²,振幅和噪音也显著降低,液压油路的稳定性显著提高,从而验证了对弯管内表面光整加工有利于减振降噪,提高液压导管的使役可靠性。     

磁粒研磨去除Al 7075交叉孔棱边毛刺的试验研究

目的探究磁粒研磨法对去除Al7075交叉孔棱边毛刺的影响,提高孔道的研磨质量及毛刺去除效率。方法首先,通过对圆柱型磁极进行轴向、径向开槽,并利用ANSOFT软件对磁极进行磁场模拟,分析三种不同形状的磁极的磁感应强度变化;其次,通过磁粒研磨法对交叉孔孔道内壁进行研磨,去除棱边毛刺;最后,测取交叉孔表面微观形貌、材料去除量、毛刺高度和表面粗糙度。结果研磨加工时间为10 min、磁极转速为1500 r/min的条件下,磁极为径向开槽时,材料去除量高达46 mg,孔道内壁的表面粗糙度由原始1.5μm降至0.5μm,孔道表面研磨效果较为理想,棱边毛刺完全去除;当磁极为非开槽时,材料去除量为40 mg,表面粗糙度下降至0.65μm,棱边毛刺几乎完全去除;磁极为轴向开槽时,表面粗糙度下降至0.8μm左右,材料去除量约为30 mg,剩余毛刺高度约为5μm。结论研磨时间为10 min,磁极转速为1500 r/min,当磁极径向开槽时,相对于轴向开槽磁极和不开槽磁极,磁粒研磨Al7075交叉孔内表面的效果更好,毛刺去除效率更高。     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

试论洋务派教师聘任的思想

洋务派在洋务学堂的办学活动中,为了解决西学专业学科的教学困难,采用了聘请外籍教师的应急措施.他们以真才实学,合同制管理作为主导思想,并认为这种解决师资的途径只是权宜之计,并非久远.从客观上看,洋务派的教师聘任思想有深刻的历史影响.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。