医用钛植入体激光微纹理生物性能研究进展

医用钛合金具有强度高、弹性模量低、疲劳性能好、密度最接近人骨等优点,被广泛应用于临床医学牙科和骨移植等领域。目前较常用的医用钛合金表面加工方法包括机械加工、酸蚀、喷砂、等离子喷涂和激光加工等。通过对比分析,激光加工表现出明显优势,与化学或传统物理加工方法相比,采用激光加工医用钛植入体表面具有高效、清洁、准确、柔性等优势。应用各类脉冲激光器,可以在植入体表面加工特定的表面纹理和纹理组合,改善植入体的生物相容性。归纳了植入体表面纹理对植入环境的影响,表面纹理形状、粗糙度和润湿性等表面特性直接影响细胞组织的黏附、生长和增殖,对细胞生长具有接触导向作用。通过调控激光通量、脉冲频率、扫描速度和脉冲宽度等激光参量可对表面纹理的规则性、准确性、尺寸、氧化程度等特征产生不同影响,进而影响医用钛植入体的表面微观形貌、粗糙度、硬度和润湿性,使其在生物环境中获得更好的服役性能。通过激光加工获得的理想医用钛植入体表面可有效避免植入体表面细菌的滋生,降低发病率,提高植入成功率。经激光加工后,医用钛植入体表面会出现不同程度的裂纹,导致在服役过程中植入体表面产生的摩擦碎屑对植入体环境造成不良影响。通过综述以上各方面的研究进展可知,随着超短脉冲激光技术的发展和新型医用植入体材料β钛合金制备技术与工艺的完善,经激光加工后植入体将获得更理想的表面特性和服役性能。     

空间弧面凸轮廓面的精密测量与误差评定新方法

分度精度是空间弧面分度凸轮机构的重要性能指标,文中利用三坐标测量机对弧面凸轮廓面的等参数螺旋线进行点位测量,并提出了一种新的分度精度评定方法,基于非均匀B样条曲线拟合所有螺旋线上的点坐标数据,由拟合曲线和滚子共轭运动的啮合方程,反求出实际共轭运动,从而实现空间弧面凸轮廓面分度精度的评定.     

航空整体结构件的高速切削加工

针对航空整体结构件的形状复杂、壁薄、体积大等结构特性和材料去除率高、难加工、易变形的工艺特征,结合高速切削加工的技术和经济优势的特点,分析和讨论了航空整体结构件高速切削加工过程中涉及到的刀具材料、切削参数、走刀策略和装夹方式等对加工质量和加工效率产生的影响。     

基于切削力预测模型的刀具几何参数和切削参数优化

整体硬质合金立铣刀高速铣削航空铝合金过程中,刀具螺旋角、轴向切深、径向切深对铣削均匀性有显著影响。应用全因子实验设计和多元线性回归技术建立了切削力预测模型,采用方差分析方法检验了预测模型的拟合度及各独立输入参数的显著性。应用遗传算法,以切削力预测模型为目标函数,通过基于遗传学的选择-交叉-变异操作,优化了刀具几何参数和切削参数。结果表明,在较大的金属去除率下选择出最佳的轴向切深-径向切深-螺旋角组合以获得最小的切削力是有可能的。     

一种离线刀具寿命预测管理系统的开发

提出了一种离线的刀具寿命预测管理系统,该系统集刀具寿命预测-评价-管理三大功能于一体.以刀具后刀面磨损量作为刀具寿命磨钝标准,以扩展的泰勒刀具寿命公式为理论基础,考虑机床刚度、刀具几何参数、零件特征、切削参数等因素对刀具寿命的影响,建立了刀具寿命回归模型.运用方差分析方法,对刀具寿命预测模型的拟合精度、预测精度及输入变量的显著性进行了评价.刀具寿命管理模块既可以浏览、查询、编辑刀具寿命相关信息,还可以刀具寿命管理文件,向刀具寿命预测和评价模块提供基础数据.     

Investigation of Surface Roughness in High-Speed Milling of Aeronautical Aluminum Alloy

An approach is presented to optimize the surface roughness in high-speed finish milling of 7050-T7451 aeronautical aluminum alloy. In view of this, the multi-linear regression model for surface roughness has been developed in terms of slenderness ratio, cutting speed, radial depth-of-cut and feed per tooth by means of orthogonal experimental design. Variance analyses were applied to check the adequacy of the predictive model and the significances of the independent input parameters. Response contours of surface roughness were generated by using response surface methodology (RSM). From these contours, it was possible to select an optimum combination of cutting parameters that improves machining efficiency without increasing the surface roughness.     

超声滚压轴承套圈表面强化的研究综述

首先介绍了超声滚压的强化机理,通过位错的湮灭与产生将晶粒细化至纳米级,晶粒细化导致位错塞积、缠结,使晶间滑移阻力变大,增加材料变形抗力。进而综述了超声滚压工艺参数、表面完整性(表面形貌、残余应力及显微结构)对轴承套圈耐磨损性能与抗疲劳性能的影响规律。最后,针对单一超声强化的不足,指出了超声滚压复合强化技术的发展方向。声电耦合可增加表层材料塑性流动,愈合微裂纹;超声滚压细晶作用可增加晶界数量,为离子提供了扩散通道,增加了离子注入浓度与深度;超声振动引起的空化效应和力学效应使熔覆层元素更均匀,降低熔覆层孔隙率,复合强化对超声滚压强化效果有明显的提升作用,可进一步增强轴承套圈强化效果。     

超细晶粒硬质合金的力学性能与微观结构

对国内外用于航空铝合金高速铣削加工的10种硬质合金刀具进行了化学成分和力学性能的检测.采用X射线衍射法、X射线荧光法、扫描电子显微镜、金相显微镜和体视显微镜等手段,对比分析了硬质合金化学成分、显微结构及其缺陷对其力学性能的影响.结果显示,超细硬质合金具有比亚微米硬质合金具有更优越的力学性能.当超细硬质合金的Co含量为12wt％,WC晶粒度为0.3～0.5μm时,硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为1460 ×9.8 N/mm2,10 MPa·m1/2和4300 MPa,其综合力学性能最好.超细硬质合金对其结构缺陷相当敏感,晶粒分布不均匀、Co池和孔隙等结构缺陷形成了初始裂纹源,对材料的断裂韧性和抗弯强度产生不利影响.     

基于铣削均匀性的切削参数优化

分析了高速铣削加工切屑形成过程中刀具—工件的接触行为,提出了考虑轴向切削深度和径向切削深度的铣削均匀性模型。在此基础上,以恒定的金属去除率为约束条件、铣削均匀性系数为优化目标,建立了切削参数的优化模型。通过对航空铝合金进行高速铣削试验,验证了铣削均匀性理论及优化模型的合理性。结果表明,对于航空铝合金的高速铣削加工,采用大径向切深—小轴向切深有利于提高铣削均匀性,减小切削力。     

超声椭圆振动切削技术及装置应用研究现状及进展

首先,阐述了超声椭圆振动切削技术、原理及其装置特点,着重论述了装置各构成部分的特点及其主要应用类型与材料。其次,分析了国内外学者在双激励、单激励方式下实现纵弯、纵扭、双弯曲和弯扭等复合超声振动装置结构设计及其优化方面的研究成果与进展,并且比较了超声椭圆振动切削与传统加工在加工性能、工件表面质量和加工精度等方面的加工优势与适用范围,以及不同超声振动装置在各切削加工中所能获得的加工效果。最后,对超声椭圆振动切削装置的发展趋势进行了总结和展望,指出该装置发展将朝着结合能场的方向发展。