磨削区内气流场及压力分布的仿真与实验研究

在磨削加工过程中,由于磨削区空气场的存在,阻碍大量的冷却液顺畅地进入磨削区,这将影响磨削热的排出,进而影响加工质量。为了提高磨削质量,就需要去认识和掌握磨削区里空气场的基本特性。采用数学仿真与模拟的方法,运用有限元仿真分析软件,对不同加工条件下的气流层进行仿真和模拟,从而得到了磨削区气流层的压力分布情况和气流速度分布情况。最后建立实验测试平台,测得磨削区的压力分布图。对比分析仿真和实验结果,总结出了气流层的压力与分布规律。     

电除尘器气流分布技术研究进展

气流分布状态是影响电除尘器收尘效率的关键因素之一.本文介绍了电除尘器气流分布技术的研究和应用现状,并指出了其发展方向.     

磨削速度和压力对单晶硅去除特性的影响

为研究单晶硅磨削损伤,使用金刚石磨块在不同磨削速度和压力下对单晶硅表面进行高速划擦试验,金刚石的粒度尺寸为38~45 μm。通过测量硅片表面粗糙度、亚表面损伤深度和材料去除率,研究磨块的磨削速度和压力对材料去除特性的影响规律。结果表明:相同压力时,材料去除率随磨削速度增加呈先增大后减小的趋势,亚表面损伤深度逐渐变小;随法向压力增大,亚表面损伤深度变化不明显;在5N压力下,表面粗糙度值R_a变化明显,由6.4 μm减小到3.2 μm;而10 N压力下,R_a无明显变化。      

大型电除尘器气流分布数值计算的研究和应用

用计算流体动力学(CFD)方法对大型电除尘器进口管道流量分配和电场进口断面气流分布进行了数值计算,根据计算结果得到管道导流板和气流分布板上导流片的布置方案。利用模型试验验证了数值计算的结果,吻合较好,满足《电除尘器》标准的考核性能要求。     

磨削压力及速度对钢轨被动打磨性能的影响

以钢轨圆盘代替钢轨,设计一种模拟钢轨被动打磨方式的实验平台,研究被动磨削方式下磨削压力和磨削速度对磨削力、磨削温度、磨削效率及钢轨表面粗糙度的影响。实验结果表明: 在60～80 km/h范围内,随磨削速度增大,切向磨削力、表面粗糙度减小,磨削温度升高、磨削效率增大;在120～320 N范围内,随磨削压力增大,磨削温度升高、切向磨削力增大、磨削效率增大、表面质量下降。      

热辗环变形区速度场规律有限元模拟

建立热辗环三维有限元模型。通过三维有限元模拟辗环轧制过程,得到了轧制过程中的变形区速度场分布以及金属流动规律;得出了芯辊进给速度和驱动辊角速度对于轧制速度的影响规律。对于合理制定辗环轧制工艺,改善辗环加工精度具有指导意义。     

TIG焊电弧压力影响因素的试验分析

焊接电弧压力是电弧的基本特性之一，是影响焊缝成形的重要因素，影响电弧压力分布的因素很多，本文以试验为基础，分析并讨论了钨焊接电流、电弧弧长、氩气量和钨棒顶端锥角、直径、伸出长度分别对电弧压力分布的影响。     

板坯连铸结晶器水模内气泡的速度分布规律

采用粒子图像测速仪(PIV)测量了板坯结晶器水模内气泡的速度分布。结果表明,结晶器内气泡的运动分为33个区域,即射流区、上回流区和下回流区,其速度在3个区域内依次减小。在上回流区从窄边至水口附近,气泡的轴向速度先减小后增加,径向速度先增加后减小。在下回流区,随着与射流流股距离的增加,气泡的负向速度逐渐减小,正向速度逐渐增加,形成一个明显的回流区;对于同一截面,气泡的径向速度变化比较平缓。     

表面形貌对砂轮磨削流体压力与润滑的影响

目的从磨削液压力及润滑方面找到减少磨粒磨损、磨削热和降低工件表面粗糙度的方法。方法基于实际情况,将砂轮突出的磨粒分布函数和工件在磨削之前存在的粗糙度函数等效为余弦函数,对陶瓷结合剂CBN砂轮磨削45号钢而产生的流体压力和膜厚进行了分析。结果考虑砂轮和工件的表面粗糙度时,压力波动集中在中心区域,磨削区最大压力和最大膜厚明显增大。在考虑热效应的情况下,当两表面波长相等、幅值同时增大时,最大膜厚及平均膜厚增大,而幅值相等、波长增大时,润滑情况没有改善;当砂轮表面幅值波长相等且变大时,最大膜厚及平均膜厚增大,由此也可以得出当砂轮表面幅值波长不变,工件表面如此变化时结果相同;当两表面幅值和波长不相等且都成倍增大时,最大膜厚及平均膜厚增大。结论膜厚增大利于润滑时,能降低磨削温度,减少磨削烧伤和热变形,降低工件磨削后的表面粗糙度,减少非工作磨粒的磨损,减少砂轮修正次数,延长砂轮寿命。但是膜厚不会无限增大,因为磨削区域并不封闭,在实际工程中可依据此理论来确定最优解,优化磨削过程。     

高速磨削中的快速现场动平衡技术

本文研究高速高精度磨削中的快速现场动平衡技术。利用线性系统的基本理论对砂轮一主轴系统的不平衡响应进行了分析。论证了快速现场动平衡技术的基本原理并提出了一种实用的快速现场动平衡方法。平衡过程由预平衡和现场动平衡两个步骤构成。对一定安装条件的砂轮-主轴系统，通过预平衡测定不平衡量与轴承座振动幅值的比例常数及振动量相对于不平衡量的滞后角。利用测出的比例常数和滞后角，对高速磨削过程中出现的不平衡振动，可实现转子系统一次试加重的快速动平衡。可在数分钟内使转子的残余不平衡量降低至原始不平衡量的5％以下。实验表明该方法具有平衡精度高，平衡速度快，易实施的特点。     

高速超高速磨削工艺及其实现技术

高速超高速磨削加工是先进制造方法的重要组成部分，集粗精加工与一身，达到可与车、铣和刨削等切削加工方法相媲美的金属磨除率，而且能实现对难磨材料的高性能加工。本文主要论述了高速超高速磨削工艺技术的特点；分析了电主轴是高速超高速磨削主轴系统的理想结构，介绍了陶瓷滚动轴承、磁浮轴承、空气静压轴承和液体动静压轴承在主轴单元中的应用；超高速砂轮主要用电镀或涂层超硬磨料(CBN、金刚石)制成，介绍了超硬磨粒的特点和砂轮的修整，分析了在高速及超高速磨床上得到广泛应用的德国Hofinann公司生产的砂轮液体式自动平衡装置；介绍了高压喷射法，空气挡板辅助截断气流法，气体内冷却法，径向射流冲击强化换热法磨削液供给系统的特点；最后介绍了直线电机进给系统和声发射智能监测系统等实现高速超高速磨削的关键技术。     

Cu和Al超高速精密磨削成屑机理研究

建立了超高速精密磨削分子动力学仿真的物理模型，合理选择了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真势函数。研究了超高速精密磨削分子动力学仿真的基本算法和步骤。对超高速精密磨削单晶铜和单晶铝的分子动力学仿真的结果进行了分析和研究，得出了超高速精密磨削单晶铜和单晶铝时工件所能获得的极限表面粗糙度。预测了超高速精密磨削单晶铜时工件表面变形层的极限深度和所能达到的极限加工精度。实验结果表明，最小磨削厚度是与磨削刃半径成比例的。     

杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮磨削力研究

本文通过对杯形砂轮修整碟形金刚石砂轮的试验，对以研磨为主要因素的修整磨削力进行了研究，从磨削模型、砂轮参数、工艺参数等方面研究了修整时的磨削力规律，并用角正回归法推导了磨削力试验公式。实验结果表明：砂轮变速磨削，径向磨削力降低，切深量对磨削力的影响最大，而低速磨削时磨削力最大。磨削力信号是一种平稳的周期振动信号。角正回归法是一种高精度的回归法。变速磨削时修整效率最佳。     

陶瓷高速砂轮结合剂中不同成份对砂轮强度影响的探讨

针对我国陶瓷高速砂轮特别是粗粒度高速砂轮回转强度不稳定的问题，本文主要对粘土—钾长石—硼玻璃、粘土—钾／钠长石—硼玻璃、粘土—钾长石—钙玻璃、粘土—钾长石—锂辉石等系统的结合剂进行研究。在现行的同一工艺条件下，用白刚玉WA46#磨料90％、陶瓷结合剂10％制备成磨具进行陶瓷结合剂的性能比较，对结合剂中不同成份对砂轮强度的影响进行了探讨，以找到一种既能满足现行生产工艺，又能提高粗粒度陶瓷高速砂轮回转强度的陶瓷结合剂。研究结果表明：在常用的粘土一钾长石～硼玻璃系统中引入钠长石，当钠长石达到适当比例(2l％)，所制备的结合剂生产的陶瓷砂轮回转强度提高，且与现行生产工艺匹配，工艺性能稳定，有望成为改进陶瓷结合剂的一种新的途径。     

金刚石砂轮高速整机动平衡

本文采用了高速 ( 2 0 0× 10 3 r/min)整机动平衡技术。对金刚石砂轮装配后进行了整机动平衡研究 ,其平衡结果能使金刚石砂轮的整机振动减少 10倍以上 ,有效地提高了砂轮对工件磨削加工的表面质量 ,在精密磨削和超精磨削中(如半导体材料的磨削加工 )效果特别显著     

大直径硅片超精密磨削技术的研究与应用现状

随着IC制造技术的飞速发展，为了增加IC芯片产量和降低单元制造成本，硅片趋向大直径化，原始硅片的厚度也相应增大以保证大尺寸硅片的强度；与此相反，为了满足IC封装的要求，芯片的厚度却不断减小，需要对图形硅片进行背面减薄。硅片和芯片尺寸变化所导致的硅片加工量的增加以及对硅片加工精度和表面质量更高的要求，使已有的硅片加工技术面临严峻的挑战。本文详细分析了传统硅片加工工艺的局限性，介绍了几种大直径硅片超精密磨削加工工艺的原理和特点，评述了国内外硅片超精密磨削技术与装备研究和应用的现状及发展方向，强调了我国开展大直径硅片超精密磨削技术和装备研究的必要性。     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明,增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速,采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率,砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著;适当增大砂轮转速,减小砂轮轴向进给速度,采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度;在其它条件一定的情况下,砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小,主轴电机电流急剧增大,表面粗糙度变差;采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时,材料去除率减小,硅片表面粗糙度没有明显改善。     

SiC晶须强化树脂的磨损特性及其在磨削加工中的应用

本文使用SiC晶须(细纤维)与酚醛树脂混合，经特殊工艺处理后制成了几种不同晶须含量、排列方向及粉末添加剂的SiC晶须强化树脂。通过对接触材料(模具钢SKD11，HRC60)所进行的磨损特性试验可知，当SiC晶须强化树脂中晶须的含量增高及排列方向与接触材料的摩擦面相垂直时，其磨损量将小于接触材料的磨损量，这表明SiC晶须材料具有磨料的作用。本文利用这一作用将SiC晶须强化树脂制成杯形砂轮，并应用到模具钢SKD11的磨削加工中，能获得高达6000的磨削比和纳米级的加工表面(Ra1．5nm／Ry16nm)，进一步表明SiC晶须作为磨料是可行的、实用的。     

金刚石砂轮树脂结合剂的性能分析

金刚石树脂砂轮的磨削性能在很大程度上取决于结合剂的性能。目前,金刚石树脂砂轮普遍采用溶液聚合热塑性酚醛树脂作结合剂,此结合剂存在着易吸潮结团、混料困难、不易长期存放,需加固化剂才能固化,且固化过程中有大量的有害气体溢出,使用时需要加工成粉末等缺点。为克服以上不足,采用悬浮聚合热固性酚醛树脂作金刚石树脂砂轮的结合剂,可较好的解决以上问题。本文通过采用粒度分析、红外光谱分析、差热分析、失重分析及色泽对比等分析手段对悬浮聚合热固性酚醛树脂的理化性能进行了分析比较,并对该树脂结合剂在金刚石砂轮上的应用进行了磨削对比试验。由于热固性酚醛树脂结合剂具有强度高、耐热性好、颗粒粉末细、分散流动性好及使用方便等特点,试验结果表明．用悬浮聚合热固性酚醛树脂结合剂研制的金刚石砂轮其综合性能及磨削效果均优于溶液聚合热塑性酚醛树脂结合剂金刚石砂轮。