铸造高温合金K423A内圆车削工艺优化研究

针对铸造高温合金K423A,采用硬质合金刀具进行内圆车削试验研究,跟踪观察刀片的磨损状态,以切削效率和刀具寿命为指标优化工艺参数。研究表明,相比于进给量,切削速度对刀具寿命的影响更为显著,在进给量为0.1~0.2 mm/r范围内,切削速度为10 m/min时表现出了较好的刀具寿命,切削路程是其他条件下的1.5~4倍。同样地,切削速度对材料去除量的影响更大,为实现相同切削效率,选取较小的切削速度,相应地增大进给量,可以获得较大的材料去除量。     

2124铝合金桁梁薄壁件铣削变形仿真优化

桁梁薄壁件具有壁薄、材料去除率高等特点,大量材料去除后将引起内应力的再平衡,使得加工变形变得难以控制。基于Abaqus有限元仿真分析,建立桁梁薄壁件铣削加工的有限元仿真模型,优化装夹方案,对比不同特征结构加工顺序下桁梁薄壁件的变形大小,选择最优走刀策略,大大减少了桁梁薄壁件的加工变形。     

油泵柱塞组件旋压收口仿真研究

为了研究油泵柱塞组件旋压收口工艺,基于油泵柱塞组件实际的旋压收口工艺条件,通过ABAQUS有限元仿真软件建立了油泵柱塞组件旋压收口的有限元模型,并通过该模型实现了油泵柱塞组件旋压成形过程的仿真。然后,通过对比仿真与试验所得轴向力试验验证了油泵柱塞组件旋压收口模型的合理性,经分析得仿真结果与试验结果较为吻合,两者之间误差不超过15%,获得了一种研究油泵柱塞组件旋压收口工艺的有效方法。最后,根据油泵柱塞组件旋压仿真结果分析了旋轮进给量及滑靴转速对柱塞组件旋压收口工艺中的旋压力以及拉脱力的影响。     

单颗钎焊金刚石磨粒磨损试验研究

采用单颗磨粒试验方法,以碳钢碟轮为修整工具,研究金刚石和CBN磨粒修整过程中的磨损特征。结果表明:砂轮和修整碟轮的相对速度对金刚石磨粒的磨损有重要影响;相对速度为51.9 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度为50.1 μm;相对速度为17.3 m/s时,金刚石磨粒的磨损高度显著减小,为19.5 μm。通过相同条件下金刚石与CBN磨粒的磨损特征对比,表明金刚石磨粒在磨损过程中同碟轮之间发生化学作用,加速金刚石磨粒的磨损;对试验后金刚石磨粒进行拉曼光谱分析,并未检测到石墨物质。      

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。     

基于混合材料模型的颗粒增强钛基复材高速磨削温度研究

针对颗粒增强钛基复合材料（Particulate reinforced titanium matrix composites,PTMCs）高速磨削加工,建立一种三维混合材料磨削温度场有限元仿真计算模型,既考虑了Ti-6Al-4V基体材料特性,又包含了材料内部的TiC增强颗粒,由此分析了高速磨削过程中温度场特征及其演变规律。结果表明：基于三维混合材料模型的PTMCs磨削温度预测值与试验值相差小（为8%以下）,而基于普通均质材料模型的磨削温度预测值与试验值相差大（为16%以上）。PTMCs工件表面磨削温度随着磨削用量的增加逐渐上升。当砂轮线速度为120 m/s、工件进给速度为6 m/min时,磨削深度从20 μm增加到100 μm,PTMCs工件表面磨削温度从346℃增加到987℃,温度梯度值从1 070~624℃/mm增加到1 570~1 310℃/mm。磨削温度及其分布梯度对PTMCs亚表层显微组织变化层深度存在显著影响,磨削深度从40 μm上升到80 μm,显微组织变化层深度从22 μm增大到40 μm;当磨削深度进一步从80 μm增加到100 μm时,显微组织变化层深度增加到53 μm。     

C/SiC复合材料组织对磨削力与加工表面质量的影响

采用树脂结合剂金刚石砂轮对C/SiC复合材料与SiC陶瓷进行了平面磨削加工试验,通过对比两种材料的磨削力及磨削加工表面质量,分析了C/SiC复合材料组织与其磨削加工特性的 关系。研究结果表明,C/SiC复合材料中碳纤维及SiC基体皆以脆性断裂方式实现材料去除;与SiC陶瓷的加工表面(其表面粗糙度值Ra为0.2~0.3μm)相比,C/SiC复合材料磨削时由于碳纤维层状断裂、拔出及其与SiC非同步去除现象导致其加工表面粗糙度值较高, Ra为0.8~1.0μm;C/SiC复合材料磨削力较小,是相同工艺参数下SiC陶瓷材料磨削力的35%~76%。     

Ni-Cr合金真空钎焊金刚石的表面石墨化

以Ni-Cr合金为钎料采用真空钎焊的方法制备了金刚石钎焊试样.运用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及显微激光拉曼光谱仪对钎焊金刚石表面石墨化的形貌、石墨化程度进行了综合分析.结果表明,在Ni-Cr合金钎料真空钎焊金刚石的过程中,金刚石的表面生成了石墨,其厚度约为10μm;而钎焊过程中,金刚石表面C原子结构的破坏、解体以及降温过程中C原子的析出和再结晶是导致金刚石石墨化的原因;钎焊时在金刚石表面先生成石墨后生成碳化物.     

面向Ti-6Al-4V合金的开缝芯棒孔挤压强化次数研究

为了探究挤压强化次数对开缝芯棒性能的影响，实现孔挤压强化工具的可重复使用，分析了开缝芯棒孔挤压强化工艺，开展了开缝芯棒20次孔挤压强化Ti-6Al-4V合金试验，研究了挤压强化次数对开缝芯棒孔挤压强化效果的影响。结果表明，开缝芯棒20次孔挤压强化过程中，挤压力、工作环直径和孔结构孔径波动平缓，未发生显著变化；开缝芯棒的挤压部位存在划痕，工作环直径与孔结构孔径的变化在加工误差范围内；开缝芯棒的划痕对Ti-6Al-4V合金孔结构挤压强化效果影响不大，开缝芯棒孔挤压强化能够实现孔挤压强化工具的重复使用。     

活性元素Ti在CBN与钎料结合界面的特征

通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪研究了Ag-Cu-Ti钎料中的活性元素Ti在钎料与立方氮化硼（CBN）磨粒高温钎焊结合界面的扩散现象，并运用动力学分析对界面反应层的生长过程及反应激活能进行了探讨。结果表明：钎焊过程中，钎料中的活性元素Ti明显向磨粒侧扩散偏聚并发生化学反应，实现了磨粒与基体材料的牢固结合；钎焊CBN磨粒表面生成的TiB2和TiN化合物形貌接近平衡状态下生长的理想形貌；界面反应层在钎焊温度1153K～1193K，保温时间5min～20min之间依据抛物线生长法则所得扩散激活能值表明其生长过程主要受新生TiN影响。