基于单颗磨粒磨削的超声振动参数与磨削参数匹配性研究

超声辅助磨削是一种适于加工陶瓷等硬脆材料的先进复合加工技术。超声辅助磨削过程中,超声振动参数与磨削用量的匹配性决定了超声振动作用对磨削过程的影响程度,目前尚缺乏深入的研究。针对这一问题,采用单颗磨粒工具对SiC陶瓷工件抛光表面进行超声辅助磨削及普通磨削试验,通过单颗磨粒磨削力、力比、磨削划痕形貌的对比,分析超声振动作用对磨削过程的影响随磨削用量变化的规律。结果表明,相同条件下单颗磨粒超声辅助磨削的磨削力与力比均小于普通磨削时;磨削用量较小时,单颗磨粒超声辅助磨削划痕形貌呈明显的锤击作用及断续磨削特征。随磨削用量的增大,超声辅助磨削过程中的锤击作用显著弱化,断续磨削特征趋于消失,两种方法之间的磨削力差异减小,即超声振动参数与磨削用量的匹配性变差。     

喷油嘴微孔磨粒流抛光数值模拟与试验

以喷油嘴喷孔为研究对象,采用kε固液两相Mixture湍流模型对磨粒流抛光过程中流场分布规律进行数值模拟,并通过正交试验探索了抛光压力、磨料浓度、磨粒粒径及加工时间等工艺参数对被抛光微孔表面粗糙度的影响规律。结果表明：喷油嘴微孔磨粒流单向循环抛光加工有利于改善喷孔结构;流道表面粗糙度与各加工参数均成负相关关系,且受抛光压力及磨料浓度影响显著。通过试验获得了最优参数组合,在此条件下喷油嘴微孔表面粗糙度值(Ra)由初始的1.16μm降至0.20μm。     

磨料射流铣削工艺参数优化

目的对表面粗糙度和材料去除率作为输出参数的磨料水射流铣削45#钢过程进行研究,旨在寻找最优加工参数。方法对射流去除材料机理进行了分析,设计并进行了以磨料粒度、射流压力、横向进给距离、靶距为加工工艺参数的田氏正交实验。采用Minitab对不同实验参数组合下磨料水射流加工45#钢的表面粗糙度、材料去除效率进行了数据分析,并从材料去除机理方面,对4种加工工艺参数对于铣削表面质量和材料去除效率的影响程度和影响趋势,以及各因素之间的交互作用进行了分析。结果对射流铣削面表面粗糙度影响较显著的因素是横向进给距离,射流压力次之;对于材料去除效率,磨料粒径的影响最显著,横向进给距离次之。结论综合材料去除效率和表面粗糙度值,选出最优加工参数:磨料粒径2000目,射流压力120~160 MPa,喷嘴横移距离1.0~1.5 mm,靶距约30 mm。     

铬含量对Fe-Cr-B堆焊合金显微组织及耐磨性的影响

目的在Fe-x Cr-3.5B-0.1C药芯焊丝中加入不同含量的铬,了解铬含量对堆焊合金硼化物形貌以及耐磨性能的影响。方法采用CO_2气体保护堆焊的方法在Q235钢基板上制备Fe-Cr-B系耐磨合金,利用光学显微镜、XRD、SEM等方法观察堆焊合金层的显微组织结构,以及湿砂橡胶轮磨粒磨损试验机对堆焊层进行磨粒磨损试验。结果堆焊合金层主要由铁素体枝晶、马氏体、珠光体和硼化物组成,硼化物随着Cr含量的增加发生Fe_2B到M_2B(M=Fe,Cr)的转变,它主要分布在金属基体的连续网状和鱼骨状结构中。凝固过程中,当Cr质量分数大于9%时,首先形成初生M_2B颗粒,随后形成共晶的M_2B和BCC结构的Fe基固溶体,这种共晶的微观结构主要由基体和长条状的M_2B硼化物组成。从Cr与(Fe,Cr)的原子数分数比值可以看出,硼化物发生从Fe_2B→(Fe,Cr)_2B→(Cr,Fe)_2B的转变。铬含量对Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金的组织、硼化物形貌有较大影响。由于硼化物空间结构的变化,硼化物的显微硬度会随着铬原子进入Fe_2B而逐渐提高。结论随Cr含量的增加,及共晶硼化物硬质相的析出,堆焊合金的硬度和耐磨性呈现持续提高的趋势。当Cr含量为20%时,合金中生成的长条状M_2B相作为耐磨骨架无序的分布且镶嵌于基体中,合金耐磨料的磨损性能比Cr含量为9%时的提高了约7.4倍。     

石墨对金属结合剂金刚石磨具性能的影响

采用正交实验法,通过测定金属结合剂金刚石磨具的磨耗比,结合考虑磨具的力学性能,综合地研究了不同石墨种类、粒度和含量对金属结合剂金刚石磨具性能的影响。实验结果表明：当添加质量分数为3wt%、粒度为80目的鳞片状石墨时,金属结合剂金刚石磨具的磨耗比最大,达到206.62,并且力学性能良好,锋利度高。故其综合性能良好,具有较高的使用价值。     

石墨含量对金属金刚石磨具性能的影响

采用对比试验的方法,研究了不同石墨含量对金属结合剂金刚石磨具试样性能的影响.通过测定硬度、抗弯强度、抗冲击强度和磨耗比以及电镜观察磨削面的形貌,得出结论:当添加石墨的质量分数为3wt％时,金属金刚石磨具的磨耗比高达146.36,锋利度较高,具有较高的使用价值.     

单颗粒磨削合金钢20CrMo磨削力仿真

根据单颗CBN磨粒的实际几何特征和磨削特点,CBN磨粒被简化成切头方锥形,分别建立了单颗CBN磨粒微切削合金钢20CrMo的力学模型和相应的有限元仿真模型,从微观角度分析了单颗CBN磨粒的切削成屑机理和磨削力。研究结果表明:磨粒的推挤使工件材料发生塑性变形,沿磨粒的前方及两侧隆起,并最终于磨粒的前方流出而形成磨屑,但是当磨粒前角比较小时很难形成连续的磨屑;研究了磨粒速度、切削深度及前角变化对法向及切向磨削力的影响规律。     

磨料水射流抛光生物陶瓷曲面实验

生物陶瓷在人体组织、器官替换,修复及功能完善等生物医疗领域具有广泛的应用,但由于陶瓷材料的高硬度和高脆性,使得它的加工相比金属就困难许多,而且直接将其用于人体需要高的表面质量。文章采用正交试验设计方法对生物陶瓷曲面进行磨料水射流抛光实验,通过对实验数据的极差分析和方差分析找到抛光的最佳工艺参数组合,并探讨影响抛光工件表面粗糙度的三个主要工艺参数与生物陶瓷表面质量之间的关系。最后建立了生物陶瓷表面粗糙度的预测模型,并通过实验进行了验证。     

抛光过程游离单颗磨粒与光学元件间滚动摩擦接触分析

针对游离单颗磨粒与光学元件滚动接触过程中摩擦、磨损机理分析的不足及如何 有效控制滚动单颗磨粒对光学元件亚表面损伤的影响等问题,基于滚动接触理论,提出了一种 具有分形特征表面的单颗磨粒与光学元件双粗糙面间的摩擦、磨损接触模型,并运用有限元仿 真分析微观动态滚动的接触过程。通过对不同剪切强度下接触力、接触应力、磨粒角度及其对 亚表面损伤的影响等分析,发现随着剪切强度的增强,磨粒与光学元件表面接触界面间的摩擦 系数将减小,最佳的磨粒角度为105°~120°,并且分形特征的单颗磨粒对亚表面损伤的影响要 大于球形特征单颗磨粒,这说明了研究分形特征游离单颗磨粒滚动接触的必要性和重要性,为 更加深刻了解滚动接触过程的摩擦机理提供了借鉴意义。     

瓦楞辊的表面强化工艺

研究了经渗氮、碳氮共渗后高频淬火处理后42CrMo及45钢瓦楞辊试样的表面组织和力学性能。结果表明,两种试样经渗氮加高频淬火处理后表层主要为氮化物和回火马氏体组织;碳氮共渗加高频淬火处理后试样表层组织主要为回火马氏体和有少量氮化物。45钢和42CrMo钢试样经过处理表面硬度分别达到740和800 HV0.1,经高频淬火处理后,试样表面硬化层有较好的硬度梯度。