基于轴向旋转热管砂轮的钛合金成型磨削试验研究

针对钛合金等难加工材料成型磨削时存在的磨削弧区温度高、型面温度分布不均的问题,设计制作了轴向旋转热管成型砂轮。通过开展轴向旋转热管砂轮的钛合金成型磨削试验,探究了热流密度、充液率及砂轮转速各因素下热管砂轮对磨削弧区温度的控制效果,从而得到最佳磨削参数及热管砂轮最佳充液率,并在此条件下进一步开展磨削试验。对磨削后的工件表面质量进行了分析,发现轴向旋转热管砂轮能明显降低弧区温度,减小型面温差,并避免工件烧伤现象,这表明其在强化弧区换热、控制磨削温度上具有较大优势。     

成型面干磨削用旋转热管砂轮换热性能研究

制约难加工材料成型磨削的主要问题是磨削烧伤.现有的冷却技术大多基于冷却液进行冷却,而鲜有学者从砂轮基体本身的换热潜能出发来解决磨削热的疏导问题.提出借鉴高效传热性能热管技术实现磨削弧区强化换热的构想,针对典型盘类零件型面特征,制作了轴向旋转热管砂轮,通过监测热管内部的温度分布,分析了不同转速、充液率以及热流密度条件下轴向旋转热管砂轮的等效换热系数.通过对比有、无热管两种砂轮在干磨削钛合金TC4成型面时热管内部温度、磨削弧区温度、工件表面质量及工件表层金相组织等,证实了热管在强化成型磨削过程换热的优势.最终,对比了在使用热管和冷却液两种冷却方式下,所产生的能源消耗和CO2排放量,证实了旋转热管技术在难加工材料绿色制造中的发展潜力.     

绿色切削磨削加工技术

传统的切削加工大量采用切削液浇注法降低加工区温度,切削液的大量使用给环境和操作者健康带来了很大危害,而且增加了切削液排放回收的成本。面对人类社会可持续发展的需要,实施绿色制造已势在必行。本文分析了绿色切削加工技术,如干切削技术、微量润滑、液态氮冷却、气体射流冷却在机械制造中的应用及其技术特征,结论是绿色切削加工技术将逐渐取代传统的浇注供液方法,是未来制造业的发展方向,具有很好的发展前景。     

热管砂轮换热性能试验研究

热管砂轮通过将环形热管与磨削工具砂轮相结合,利用环形热管的高导热性,达到降低磨削弧区温度,避免工件烧伤的目的。虽然已开展的研究已经充分验证了热管砂轮应用于难加工材料高效磨削时强化弧区换热的可行性,但对其换热机理和具体换热性能还有待更深层次的研究。通过对热管砂轮的换热性能开展试验研究,探究相关因素(砂轮转速、磨削弧区热流密度、充液率和冷端条件)对热管砂轮换热性能的影响,优化出热管砂轮的使用参数。     

绿色切削加工技术分析

21世纪的制造业实施绿色制造已势在必行，绿色切削加工技术的研究应运而生。干切削技术避免了切削液的副作用，但它对刀具提出更高的要求；切削液最少量润滑技术能够使切削工作处在最佳状态下，切削液的使用量达到最少，但绿色切削液需深入研究。笔者认为，实现绿色切削加工的关键技术是：1）开发刀具技术。包括新型刀具材料和刀具涂层技术的研究和应用，优化刀具形状及结构；2）开发绿色切削液技术，包括切削液的绿色设计与绿色使用，开发切实可行的废液处理新工艺。     

钻削加工过程切削液温度-流场仿真分析

在金属切削过程中,切削区域的冷却和切削温度的恒定对切削质量有着非常重要的影响.对加工过程切削液喷洒之后的温度-流场耦合的研究,减少切削液无效冷却或者过冷带来的影响.以钻削过程中喷嘴-钻头-工件三体为研究对象,建立了数学换热模型,并对整个切削过程进行仿真,找出加工过程中温度较大值点,为后期喷射切削液策略提供位置测量点,提出了一种可以通过测量点温度变化控制切削液使用量通断和流量的策略.     

热管砂轮传热性能的数学分析

为了强化磨削弧区换热,提高磨削极限热流密度以增大磨削的材料去除率,并且减少冷却液的使用,设计了一种热管砂轮.对热管砂轮进行数学建模和计算分析,结果表明热管砂轮可以使磨削弧区温度降低3/4以上.     

电渗效应对水基切削液在刀-屑界面渗透润滑影响机理的实验研究

切削区毛细管润滑理论在解释切削液刀-屑界面渗透发挥润滑作用时主要考虑大气压力和毛细力,未关注切削区荷电粒子发射所引起的切削液电动效应。切削区电学效应所产生的电场足以诱发切削液产生电渗流。基于此,首次探究了电渗效应对水基切削液渗透机理的影响,揭示了电渗添加剂、毛细管材料和轴向电场对切削液电渗特性的影响规律。通过测量切削区间隙中的荷电粒子发射强度,掌握了切削区毛细管两端自激轴向电场的变化特性。结果表明,切削液在切削区存在电渗效应且与工件材料和荷电粒子发射强度相关。车削AISI 304不锈钢时,电渗促进型切削液润滑下的切削力相比于纯去离子水和电渗抑制型切削液润滑时分别降低了31.1%和44.3%。刀具刃口的扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)和能谱分析(Energy dispersive spectroscopy, EDS)显示,随切削液电渗性能提高,切削刃的磨损形式由粘附磨损转变为微崩刃,表明电渗效应与切削液的渗透及切削性能呈正相关。研究结果对于了解电渗效应对切削液渗透机理的影响,完善毛细润滑理论,以及最终提高切削液使用效率有重要参考价值。     

绿色切削

随着切削走向高速化,对切削液提出了更高的要求。其中之一便是环保问题。对于环保来说,不仅仅是切削液本身的质量问题,还与切削工艺、切削液合理使用及切削液的回收利用有很大关系。因此,在这里绿色切削是一个系统工程,需要各方给予高度的重视。     

面向绿色制造的少切削液加工工艺参数优化

切削液用量的合理控制是减少切削液消耗的重要途径。在切削原理没有发生根本性改进的情况下,通过使用适量的切削液和工艺参数协调加工过程,降低切削液用量,是实施绿色加工的重要手段。以加工过程中机床设备的性能约束为前提,以切削三要素和切削液流量为优化变量,建立了以成本、切削液用量为优化目标的面向绿色制造的少切削液加工工艺参数多目标优化模型,提出了将多目标优化问题和约束转换为单目标优化的方法,并利用遗传算法对该单目标优化函数进行了优化求解。案例分析验证了所建模型的有效性。     

高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传递模型

高速干切滚齿工艺消除了切削油/液的使用,是一种绿色高效的齿轮制造工艺。切削热伴随着高速干切滚齿工艺全过程且区别于传统湿式滚切工艺,是造成干切滚刀磨损和机床热变形的重要因素,直接影响制造成本和加工精度。根据干切滚刀周期性断续传热特性,综合考虑切削热在切屑、工件、干切滚刀、冷却介质以及滚齿机床加工空间的传递规律,提出将高速干切滚齿工艺系统切削热的发生与传递全过程划分为三个阶段的研究思想,从关系模型和热传递方程两个层面建立了高速干切滚齿工艺系统切削热全过程传热模型,包括切削接触界面热传递、切削区域热传递和机床加工空间热传递三个阶段的模型,然后基于工艺仿真试验对所建模型进行了应用研究,揭示了高速干切滚齿工艺系统的切削热在工件、干切滚刀、切屑中的动态变化规律,最后通过试验验证了模型的有效性。     

热管铣刀散热基本结构关键参数优化

为给基本结构优化后的热管铣刀设定合理的结构参数,对热管铣刀的热流过程进行了优化分析,对与散热增量关系不明确的结构参数进行了深入讨论,并进行了该类参数与散热增量间的量化关系实验。首先建立热管铣刀结构参数与散热增量之间的关系评定实验平台,再通过系列正交试验获得各试验因子与散热增量之间的关系,并获得各因子的最佳取值,最后基于实验得到的各参数最佳值制造一把热管铣刀,并以此热管铣刀进行切削测温实验,进而验证正交试验结论的正确性。实验结果表明,相比结构参数未优化的热管铣刀,优化后切削区的温降达到50℃以上。     

微热管的灌注抽真空制造技术

微热管是高热流密度光电芯片领域广泛应用的高效热传导元件,抽真空和灌注是其性能的重要影响工序。通过分析目前微热管制造工艺中常用的抽真空灌注技术,提出灌注抽真空微热管制造技术;分析该技术的工作原理和二次除气理论,建立工质额外充液量、微热管工作死区、二次除气集气段长度等数学模型;对比分析抽真空灌注与灌注抽真空两种制造技术的特点;搭建微热管性能测试平台,对采用灌注抽真空技术制造的铜—水沟槽式微热管进行性能测试;对比研究引入额外充液量前后,灌注抽真空技术制造的微热管传热性能的差异,发现引入额外充液量后,微热管性能提高了12倍。试验结果表明灌注抽真空技术可以很好地满足微热管的制造需求。     

高温热管换热器的研究与工业应用

介绍了以液态金属热管技术为代表的高温热管换热器的研究与工业应用。研究内容涉及液态金属热管传热性能及其传热极限的研究、高温热管换热器整体传热特性及效率的试验研究、液态金属热管工业应用安全性的研究、低合金钢－液态金属热管相容性的研究、高温热管换热器的模拟优化研究。基于理论及实验研究基础，高浊热管换热器得以在工业领域应用，介绍了高温热管热风炉与高温热管取热器的工业应用实例。     

板式脉动热管强化传热方法研究

为了研究板式脉动热管的传热性能强化的方法,对原型和改进型两种不同板式脉动热管传热特性进行数值分析比较。基于VOF方法建立板式脉动热管汽液两相流动及相变传热三维非稳态数学模型,仿真得到不同加热功率条件下热管内流型演化和温度分布。仿真结果表明,改进型脉动热管在高功率阶段,整体等效热阻小于原型。     

一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法

切削热是金属切削加工中的重要物理现象,特别是刀尖点温度对于切削研究具有重要的参考价值,但是现有的切削温度测量方法很难实现对刀尖点切削温度的精确测量。本文提出一种人工热电偶法和有限元传热仿真相结合测量车削刀尖点温度的方法,并利用专业切削仿真软件进行验证。研究表明这种方法准确可靠,为研究车削过程刀尖点温度提供了新的测量方法。     

绿色切削的关键技术及应用

绿色制造是人类社会可持续发展的基础。是制造业未来的发展方向，实施绿色切削势在必行。干切削较之湿切削是一种创新的绿色制造工艺。分析了传统切削方式及其对外部系统的影响。研究了干切削的关键技术：刀具技术、机床技术、准干切削技术、绿色切削液技术及其应用。提出了实现绿色切削之措施。     

太阳能热管技术与室内供热

主要介绍采用热管技术,提高传热效率来提高对太阳能的利用率,同时利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性,使低沸点介质能在太阳光的直接照射下即可蒸发,从而达到利用工质的汽化潜热高效利用太阳能的目的。主要对热管装置进行了设计与校核,并简要介绍了热管的原理和传热介质的选择;针对试验结果,进行了分析与改进,以期对太阳能更高效地利用,达到对室内供热的目的。     

单环路脉动热管工质数值模拟

根据单环路脉动热管的结构特点及传热特性,建立了考虑热管内气液两相流动、传热传质和相变的数理模型。选取乙醇和纯水为工质,采用Vof方法对脉动热管进行数值模拟,研究了热管运行过程的气液相变。结果显示,脉动热管性能与气化潜热有关,工质气化潜热低的脉动热管更容易启动。     

燃气钢瓶调质炉余热回收的实践

介绍了1种复合式热管换热器，在高温段采用螺旋翅片槽管换热器，而在低温段采用热管换热器进行2级逆流换热，成功地应用于燃气钢瓶调质炉的余热回收利用领域，并讨论了强化传热措施和工业炉燃料的节约率等相关内容。