镶嵌MoS2的Al2O3/TiC基陶瓷刀具材料微孔表面摩擦磨损性能研究

采用Nd:YAG激光器在Al2O3/TiC陶瓷刀具材料表面加工出不同密度的微孔,并涂覆填装MoS2固体润滑剂,在UMT-2摩擦磨损试验机上进行往复摩擦试验,研究其在不同载荷和速度下的摩擦磨损性能,通过白光干涉仪、光学显微镜和扫描电镜观察激光织构化后表面特征和磨损后表面形貌。结果表明:激光织构化后,陶瓷材料表面发生了氧化;在相同的实验条件下,与光滑表面相比较,填装MoS2固体润滑剂的微孔表面能够有效地降低摩擦因数,减小磨损率。这主要是由于填装在微孔中的润滑剂在摩擦作用下涂覆到基体表面,形成润滑膜,起到减摩降磨作用,同时激光加工后微孔周围凸起及氧化后形成的摩擦特性优良的TiO2也能起到良好的减摩降磨效果。通过对磨损形貌分析,光滑表面磨损较为严重,有大量的犁沟产生,主要的磨损形式为磨粒磨损及脆性断裂;微孔表面磨损较为轻微,其主要磨损发生在微孔周围。     

高质量玻璃微孔电化学放电加工模型及试验

超白玻璃是一种超透明低铁玻璃,因其具有优越的物理、光学性能,而广泛应用于精密电子、高档汽车及太阳能光伏发电领域。由于其本身的硬脆特性,玻璃微孔的出口极易破损,为提高玻璃微孔的加工定域性,降低微孔出口破损的可能性,对微细电化学放电钻削加工工艺进行了研究与优化。首先,根据电化学放电原理,探讨了气膜的形成和材料去除机理,分析了放电能量对玻璃微孔加工工艺的影响,建立了单位时间电化学放电加工能量控制模型;其次,试验分析了电压幅值、占空比、脉冲频率、进给速度等主要参数对微孔入口直径和出口质量的影响;最后,通过优化后的加工参数在厚度为300μm的超白玻璃试件上,成功加工得到入口直径为172μm、出口直径为167μm的3×3微孔阵列结构,出口无破损现象。实验结果表明,基于脉冲能量控制的微细电化学放电钻削工艺在玻璃微孔加工方面很有潜力。     

超声波正弦振动微孔加工系统及孔壁特性

介绍了超声波正弦振动微孔加工系统,分析了刀具进给正弦运动轨迹,以保证刀具和工件之间的相对接触位置,搭建了超声波正弦振动微孔加工试验,优化测试钻削力,并确定了最优工作参数:微钻头转速25000r/min、微钻头进给速度10mm/min和单次钻削深度20μm。对比超声波正弦振动加工和高速钻削加工的微孔形貌、孔扩量以及剖面的孔壁形貌,证明超声波正弦振动微孔加工的精度明显优于高速钻削加工。     

附加电场辅助纳秒激光微孔加工试验研究

针对激光微孔加工过程中出现的熔融物质再沉积、微孔锥度大以及存在热影响区等问题,采用波长为355 nm的UV纳秒激光对紫铜表面进行附加电场微孔加工研究.经过试验分析,样品表面的沉积物主要是回落的飞溅颗粒,故而设计附加电极装置,通过附加电场辅助纳秒激光微孔加工来减少表面沉积物,以提高材料表面的微孔质量.试验结果表明,附加电场下微孔入口直径和出口直径均增大,锥度减小,并且随着附加电场强度的增加,微孔锥度减小,样品表面的沉积物减少.当电场强度为150 kV/m时,样品表面的沉积物明显减少,沉积区域直径减小率可达38.2％.     

氧化铝陶瓷基板紫外纳秒激光打孔工艺研究

氧化铝陶瓷基板作为雷达微波组件的核心部件,其硬脆特性使得传统加工方法在导通孔加工中存在很多限制。激光加工作为一种非接触式高能束加工方法,是氧化铝陶瓷表面孔加工的最优选择。文中主要研究了紫外纳秒激光氧化铝陶瓷表面孔加工中的激光加工参数（包括激光平均功率、扫描速度和扫描次数等）对孔的特征尺寸（包括入口直径、出口直径和锥度）的影响规律,并分析了各种规律产生的相关机理。此研究为雷达微波用电子陶瓷基板的导通孔加工提供了有力的理论依据和技术支持。     

微孔发泡聚丙烯(PP)的性能的研究

通过“二次开模法”制备了聚丙烯(PP)微孔发泡材料,对拉伸中泡孔的变形过程进行了分析,对几种不同密度的PP 微孔泡沫塑料进行了缺口冲击实验,研究了泡孔直径及密度对材料冲击性能的影响规律,并通过断口形貌的电镜分析,研究了PP微孔发泡材料的破坏机制及增韧机理。     

高温镍基合金涡轮叶片气膜冷却孔电解加工基础试验研究

以探究工艺参数对冷却孔的加工精度和加工效率的影响为主要目的,以高温镍基合金Inconel718为基材进行电解加工气膜冷却孔的基础试验研究。首先利用正交试验初步优化了管电极电解加工冷却孔的参数,其次通过单因素试验进一步研究了电解液入口压力P、加工电压U和电极进给速度f等关键加工参数对加工精度及加工蚀除率的影响,最终确定了最优加工参数组合。试验结果表明:电极进给速度对单边间隙的影响最大,电解液入口压力对单边间隙的影响最小;加工电压对材料蚀除率的影响最大,进给速度对材料蚀除率的影响最小。试验获得的最佳加工参数为:电解液入口压力为0.4 MPa,加工电压为9 V,电极进给速度为0.42 mm/min,在此参数组合下加工出冷却孔的加工精度和加工效率为最优。     

工程塑料表面金属覆层的激光定域精细去除

结合激光刻蚀手段与数控加工技术,提出了一种基于数控激光铣削的工程塑料表面金属覆层定域精细去除方法。考虑不同位置的零件对加工质量的要求不同,通过激光烧蚀实验结果得到了保证图形边缘质量的精密切边加工工艺并确定了相应的工艺参数。开发了基于实际进给速度自适应调整激光能量的覆层金属定厚度高效去除技术,完成了图形内部余量的去除,解决了机床实际进给速度受动态性能限制无法达到预设值而导致的目标材料过烧蚀问题。最后,以典型零件复合式三维信号发送/接收器为例,通过对工件图形分区域变参数加工验证了所提出的方法的可行性。实验结果表明:采用基于数控激光铣削的金属覆层定域精细去除技术能够完成典型样件的精密加工,加工的三维金属图形衔接精准,边缘光顺整齐,热影响区范围小,能够满足该类零件高质高效的制造要求。     

安全滤网阵列网孔激光—电解组合加工

安全滤网阵列网孔的高效、高品质和高适应性加工至今仍面临重大技术挑战。基于此,提出采用激光-电解组合加工技术制备安全滤网阵列网孔结构。介绍了激光-电解组合加工技术的试验加工系统,探究了工艺参数对微孔形貌质量和加工精度的影响规律,并开展了安全滤网阵列网孔的制备。试验结果表明：激光加工路径显著影响微孔出口的形貌,采用同心圆轨迹（外径270μm,内径230μm,线间距2.5μm）能够显著改善微孔出口的圆度;激光功率越大、切割速度越小,微孔直径及其热影响区均越来越大;NaNO3-乙二醇溶液作为电解抛光液能够在加工表面形成扩散层发生电解抛光,将激光加工产生的喷溅物和毛刺等缺陷去除;基于优化工艺参数,加工出253个直径0.31 mm的阵列网孔结构,出入口直径方差仅为2.02和1.71,展示出较高的尺寸一致性。激光-电解组合加工技术在薄壁件上高效、高品质制备阵列网孔结构方面具有很强工艺能力和发展潜力。     

飞秒激光无碎屑加工不锈钢血管支架

经皮冠状动脉植入血管支架是解决心血管堵塞的主要手段.管状心血管支架主要采用纳秒激光加工,但存在热效应大、熔渣碎屑残留、以及复杂后处理等问题.因此,利用高重复频率红外飞秒激光对不锈钢血管支架进行加工,研究飞秒激光烧蚀作用机理,分析材料的去除过程,研究激光能量密度、平台进给速度、激光脉冲重复频率等加工工艺参数对加工表面的影响规律,研究结果表明:高重复频率低能量密度下飞秒激光加工具有良好的表面质量和加工效率;在激光能量密度、脉冲重复频率、进给速度、气体压力分别为1.99J/cm2、100 kHz、24.6 mm/min、0.1 MPa时,实现了热影响区小、无碎屑残留且没有重凝层的高质量血管支架切割,并且在其表面加工了直径为30 μm的储药孔.     

微细钻头折断原因探讨

对微细高速钢麻花钻破坏断口进行了显微观察和测量,根据微小孔钻削实验结果,分析了造成钻头折断的原因和影响其使用寿命的因素。     

喷丝板大长径比微小导孔加工工艺

分析了喷丝板大批量导孔加工过程中存在的难点,研究了主轴转速和进给量在导孔加工过程中对钻削力与扭矩的影响,从而确定了用于喷丝板大长径比微小导孔的加工工艺路线,试验证明工艺路线合理。     

微小孔钻削工艺的研究现状

随着机电产品的不断精密化和小型化,各种微孔的应用日趋广泛,其加工质量要求越来越高,加工难度不断上升.文中揭示了微小孔钻削加工的主要技术难点,详细探讨了近年来微小孔钻削工艺的研究现状.     

实用化振动切削技术——微小孔振动钻削工艺及装备

微小孔的加工一直是机械制造业中的难点，对国防制造业更是如此。研制了一种精密微小孔数控振动钻床，并采用0．4mm高速钢麻花钻头进行钻削试验，与普通钻削相比，振动钻削能提高钻头的使用寿命十几倍以上，并能提高钻头的定心能力和微孔的位置精度。     

使用气压振动工作台的微小孔钻削加工

介绍一种新型的利用气压驱动的振动工作台实现切屑快速碎断,并配合超高速旋转主轴监视系统组成的微小也加工装置及其工作原理,并给出了应用实例。     

Micro-electrodischarge machining using water as a working fluid—I: micro-hole drilling

Micro-electrodischarge machining (medm) using water as a working fluid is systematically studied to find its characteristics. As a result, the unique advantages of high removal rate, low electrode wear and consequently higher working efficiency, without formation of carbonaceous materials are found under optimum experimental conditions, as compared with the case when kerosene is used. This was achieved by the choice of suitable combinations of electrode and workpiece materials and electrode polarity. Use of a tungsten electrode with straight polarity is exceedingly good with respect to high removal rate and low electrode wear. This makes it possible to obtain a non-tapered straight micro-hole around 0.1 mm in diameter with a certain anticipative working gap. The advantageous properties of this machining method are effectively utilized to drill deep micro-holes with a ratio of depth to diameter of the order of 10–17 as in the case of 2.9 mm depth and 0.17 mm diameter, which is superior to the limits achievable with both electrodischarge drilling (edd) using kerosene and mechanical drilling with a micro-drill.     

精密微小孔的电解—磨削复合扩孔加工技术研究

采用电解—磨削复合扩孔加工技术加工精密微小孔,探讨了其加工机理,分析了多种因素对微小孔加工精度和表面质量的影响,如加工电压、进给速度、电极转速。通过对加工参数的优化,采用微小金刚石导电磨针在厚度为0.3mm的不锈钢片上加工出高精度、低表面粗糙度的微小孔。     

激光诱导空化微孔冲裁试验研究

针对微尺度下金属箔模具冲孔存在模具挤压磨损、对中困难,激光打孔存在烧蚀、吸收层无法补偿等问题,提出通过激光诱导空泡对金属箔进行加载来实现冲裁小孔的方法。研究了不同激光焦点位置(H=0~4 mm)、激光能量(E=10.3~50.8 mJ)和铜箔厚度(T=20~70μm)对铜箔冲孔的影响,发现激光焦点位置影响明显,当铜箔变形平均深度达到147.0μm后,铜箔发生剪切断裂,可实现冲裁,并且制备的小孔边缘正表面无烧蚀、毛边、裂纹和卷边等缺陷。同时,利用高速摄影仪对激光诱导空化微孔冲裁过程进行研究,结果表明激光诱导空化微孔冲裁过程是激光等离子体冲击波、空泡溃灭冲击波和微射流共同加载的过程。     

基于多信号模糊融合的微孔钻削在线监测

利用轴向力、扭矩和主轴电机电流信号来监测微小钻头在钻削过程中的状态,提出了运用模糊控制作为多信号融合来监测微钻头状态的监测模型。结果表明,利用该模型得到的监测阈值进行在线监测可有效避免钻头折断。     

振动钻削微孔提高刀具寿命的“有效区”特征

通过对微孔钻削过程中钻头寿命影响因素的分析,提出振动钻削微孔时,刀具寿命的提高具有“有效区”特征。对不锈钢的微孔钻削试验结果表明,振动钻削提高刀具寿命的优势具有一定局限范围,即存在“有效区”现象。