双级雾化快凝磁性磨料制备工艺系统的研制

为了获得混粉雾化快凝中的工艺参数,制备性能优良的球形磁性磨料,提高制备工艺系统的稳定性。通过对雾化快凝工艺的分析,设计了双级雾化器、设计了气力送混粉装置与控制系统、设计了雾化水冷室的结构与冷却供水系统。通过FLUENT流体分析软件,对双级雾化器在不同压力配比下的数值分析,模拟出在上级雾化压力为1.2MPa、下级雾化压力为2.5MPa时得到均匀的速度流场,保证雾化过程的持续性。在现有设计的基础上,通过实验验证了上述设备与工艺参数准确性,制备出了陶瓷硬质磨料颗粒牢固地镶嵌在铁基体表层的球形磁性磨料。     

气-固两相流雾化喷嘴的磨损分析

目的为了解决雾化法磁性磨料制备过程中,雾化喷嘴容易发生冲蚀磨损而无法形成有效流场的问题,分析雾化喷嘴的冲蚀磨损机理,为雾化喷嘴的设计提供理论依据。方法选用Al2O3硬质磨料颗粒、Si C材料的喷嘴,运用理论分析与计算机模拟(CFD)相结合的方法,探究雾化喷涂冲蚀磨损的机理,并研究雾化压力与最大冲蚀磨损率的关系。结果运用理论分析,得出了雾化喷嘴的冲蚀磨损形式为脆性断裂与微切削两种。运用CFD计算机模拟分析,得出了雾化喷嘴的冲蚀磨损分布图,其冲蚀磨损率随着雾化压力的增加而增加。当雾化压力为3 MPa时,雾化喷嘴的最大冲蚀磨损率达到了5.3×10-7 kg/(m2·s);当雾化压力为5 MPa时,雾化喷嘴的最大冲蚀磨损率达到了1.3×10-6 kg/(m2·s),较3 MPa时增加了59%。结论可以采取将硬质磨料注入与雾化工序分离的方法来改进雾化喷嘴的结构,从而减少在制备磁性磨料过程中硬质磨料颗粒对雾化喷嘴内壁的冲蚀磨损。     

液氮射流冲击冷却聚二甲基硅氧烷的温度场仿真和实验研究

为探究低温微磨料气射流加工聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流道过程中PDMS试样受液氮射流冲击冷却的温度变化和分布,提出了测温实验Beck反求算法拟合APDL温度场仿真的系统研究方法,仿真结果与测温结果的误差仅1.735%。仿真发现,表面到达明显脆化温度-147 ℃需要5.747 s,说明PDMS无法在接触液氮的瞬间就达到可加工的脆化状态,有必要重视加工前的预冷却时间;又通过仿真数据拟合了PDMS冷却至-147 ℃的冷却速度,以冷却速度为参考预测了实际加工中所需的预冷却时间。对比冷却速度发现,距PDMS试样表面0~100 μm深度范围内的冷却速度比0~1500 μm深度范围内冷却速度快22.054%,PDMS试样放置在铝合金工作台上的冷却速度比绝热工作台上快22.311%。     

双喷嘴雾化水冷法制备磁性磨料及研磨性能

采用气固两相流双喷嘴雾化水冷法制备出球形、近球形的磁性磨料,并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)分别进行磁性磨料表面形貌的观察和表面元素的定量定性分析,在XK7136C型数控铣床平面磁力研磨装置上进行研磨性能分析。结果表明:气固两相流双喷嘴雾化水冷法制备的球形磁性磨料具有良好的研磨光整效果,磁性磨料在使用40 min后仍然具有良好的精密光整加工能力。