TiAl合金低压涡轮叶片榫头磨削温度场研究

TiAl合金低压涡轮叶片榫头磨削过程中温度分布较为复杂，因此采用有限元法模拟温度分布特征。介绍几何模型建立、传入工件的热量比例的确定以及热源的选择和加载等重要细节。最高磨削温度的仿真和试验结果差异约为15%，验证了模型的合理性。仿真结果表明:开始磨削后，工件表面的温度逐渐升高直至稳定。磨削过程的最高温度出现在齿顶圆弧处，比齿根处的最高温度高约30%～40%，原因是型面各处热传导条件存在差异。磨削温度随磨削速度、工件进给速度升高和切深增大而逐渐升高。      

不同CBN砂轮高速加工PTMCs的磨削性能对比

为分析CBN砂轮高速磨削颗粒增强钛基复合材料(particulate reinforced titanium matrix composites，PTMCs)的磨削性能，采用3种CBN砂轮开展PTMCs的高速磨削试验，对比研究其磨削力、温度、表面粗糙度及表面形貌。结果表明:相对陶瓷砂轮，钎焊砂轮的法向磨削力减小16.2%～40.4%、切向力减小25.2%～44.4%，磨削温度降低了26.0%～74.3%；相对电镀砂轮，钎焊砂轮的法向磨削力减小7.1%～31.1%、切向力减小23.3%～31.1%，磨削温度降低了14.5%～58.9%；钎焊砂轮在加工中表现出了最低的磨削力和温度，获得了最低的表面粗糙度和最好的表面质量，表面粗糙度可以达到0.60～0.77 μm。因此，在高速磨削PTMCs时，钎焊砂轮更具优势。      

微晶刚玉砂轮缓进给磨削镍基高温合金GH4169及花键研究

镍基高温合金GH4169作为一种典型的难加工材料,已被广泛应用于航空发动机各类零部件。微晶刚玉砂轮以其优异的自锐性正被逐渐用于磨削加工航空材料。为优选加工高温合金涡轮轴花键的砂轮,使用SG、5SG和TG三种磨料的微晶刚玉砂轮开展高温合金缓进给磨削试验,研究磨料种类对磨削力、磨削温度和表面粗糙度的影响规律。研究结果表明:缓进给磨削高温合金GH4169时,5SG磨料微晶刚玉砂轮的磨削力和温度最小,TG磨料砂轮次之,SG磨料砂轮最大。三种磨料砂轮磨削后的工件表面粗糙度值R_a均在0.3 μm以下。最后,选用5SG磨料微晶刚玉砂轮加工高温合金花键样件,各项检测结果均能满足指标要求。      

磨粒有序多孔立方氮化硼砂轮高效磨削高温合金烧伤研究

针对高温合金高效磨削过程中存在磨削烧伤问题,基于氧化铝空心球造孔与高温钎焊技术,研制了多层磨粒有序排布的多孔立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,简称CBN)砂轮,开展了高效磨削GH4169镍基高温合金试验研究,分析了缓进给磨削中工件表面突发性烧伤特征,并提出采用添加石墨导流块来抑制工件烧伤策略。研究结果表明:添加石墨块导流后,缓进深切磨削砂轮最大材料去除率可提高3倍以上。当切深为0.2mm时,高速磨削时砂轮最大材料去除率可达20mm3/(mm·s)。当材料去除率为2mm3/(mm·s)时,随着磨削速度增大,磨削温度先下降后上升,当vs=80m/s时磨削温度最低。越过临界速度100m/s,磨削温度则呈下降趋势。     

超声振动辅助磨削加工技术及装备研究的现状与展望

超声振动辅助磨削加工技术通过在传统磨削加工基础上叠加高频微幅超声振动,可以减小磨削力,降低磨削温度,提高材料去除率,改善工件表面质量,在航空航天、高档机床、高速列车、能源动力等高端装备高效高品质制造方面具有显著优势和广阔应用前景。现阶段,国内外已经开展了众多超声振动辅助磨削加工技术及装备的研究工作,相关成果已在多种难加工材料关键部件加工中得到工程应用。在概述超声振动辅助磨削加工技术的基本原理、加工优势、主要分类和发展趋势的基础上,系统总结了国内外学者在超声振动辅助磨削装备及设计方法、材料去除机制和表面形成机制方面的研究成果,并对超声振动辅助磨削加工技术未来发展趋势和重要研究问题进行了展望。     

多孔复合结合剂立方氮化硼砂轮制备与磨削性能

针对高温合金高效磨削用砂轮气孔率不高、砂轮耐磨性差等问题,基于空心球造孔与高温钎焊技术,提出多孔复合结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,简称CBN)砂轮制备方法。从砂轮结构设计、砂轮节块制备工艺、砂轮粘接与修整等方面加以阐述,最后对该砂轮高效磨削高温合金磨削性能进行评价。在磨削速度为80m/s、磨削深度为0.2 mm的工艺条件下,多孔CBN砂轮最大材料去除率可达50 mm3/mm·s,这表明该新型多孔CBN砂轮在镍基高温合金高效深切磨削中具有应用潜力。     

涡轮盘榫槽加工技术现状与展望

针对航空发动机和燃气轮机高端动力装备涡轮盘榫槽,从机械加工（包括拉削、铣削、磨削）和特种加工（包括电火花线切割、电解线切割）两方面分析了加工技术的主要特点;从加工工具设计与应用、加工质量评价及控制等方面系统阐述了榫槽加工技术的发展现状,分析了国内外学者在该领域的重要研究成果,最后展望了榫槽加工技术的发展趋势。     

颗粒增强钛基复合材料高速磨削表面分形分析

开展了颗粒增强钛基复合材料高速磨削实验,分析了平面微小区域的分形维数,进而对磨削表面形貌进行了评价。结果显示,磨削速度对磨削表面微观形貌具有一定影响。三种磨削速度条件下(80、120、150m/s)所对应的磨削平面微小区域分形维数分别为2.004 30、2.005 56、2.006 52,与磨削速度呈线性关系,表明了应用表面微小区域分形维数评价磨削表面质量的可行性。     

钎焊CBN砂轮与陶瓷CBN砂轮磨削粉末冶金高温合金的加工性能对比研究

采用钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行FGH96粉末冶金高温合金磨削对比试验,从磨削力与温度、表面粗糙度以及砂轮磨损等方面对CBN砂轮磨削性能进行评价。结果表明:钎焊CBN砂轮磨削力接近或低于陶瓷CBN砂轮的; 在较低进给速度下(≤360 mm/min),钎焊CBN砂轮磨削温度与陶瓷CBN砂轮的相近,在较高进给速度下(≥540 mm/min),陶瓷CBN砂轮的磨削温度明显高于钎焊CBN砂轮的; 在正常磨削条件下,钎焊CBN砂轮磨削后工件的表面粗糙度低于陶瓷CBN砂轮的,且表面粗糙度R_a均在0.800 μm以下,平均表面粗糙度R_a分别为0.508 μm和0.529 μm。钎焊CBN砂轮工作面磨粒发生材料黏附、磨耗磨损,磨削表面出现材料涂覆等现象;除磨耗磨损、黏附和砂轮堵塞外,由于磨粒破碎和脱落,陶瓷CBN砂轮易在其磨削表面形成深沟槽,降低磨削表面质量。综合分析发现,钎焊CBN砂轮磨削FGH96的性能要优于陶瓷CBN砂轮的。      

镍基高温合金高速超高速磨削成屑过程的三维仿真研究

建立单颗磨粒磨削GH4169镍基高温合金的三维有限元仿真模型，研究高速、超高速磨削条件下的磨屑形貌演化过程及磨削力变化规律，观察磨削区域内的应力应变、温度等物理参量的分布和变化，分析磨削速度和单颗磨粒切厚对磨屑形貌、成屑频率及沟槽隆起特征的影响。结果表明:高速、超高速磨削镍基高温合金时，易出现锯齿形磨屑；磨削力呈周期性变化，其周期与磨屑形成过程对应；磨削过程中的温度、应变以及应变率主要集中在剪切带区域，而应力则集中在剪切带的两侧。随磨削速度增大，磨屑锯齿间间距变小，锯齿化程度增强，成屑频率呈线性增大趋势，沟痕隆起比升高。此外，单颗磨粒磨削GH4169的临界成屑切厚约为0.3 μm，当切厚为0.8 μm时有锯齿形磨屑出现，且随单颗磨粒切厚增大，锯齿化程度增强，但成屑频率降低。