液体磁性磨具光整加工TC4钛合金的试验研究

为解决TC4钛合金材料难加工问题,采用液体磁性磨具对TC4钛合金进行了表面加工试验。通过调整工艺参数,采用田口方法对TC4钛合金液体磁性磨具光整加工的工艺参数进行优化。采用单因素试验法,研究磨料类型、磨料粒径、工件转速和电流强度等工艺参数对液体磁性磨具光整加工TC4钛合金材料加工性能的影响,并总结各工艺参数对工件表面粗糙度的影响规律。根据信噪比的望大特性分析得出,在液体磁性磨具光整加工TC4钛合金材料的加工过程中,当使用2 000目的白刚玉,主轴转速为500 r/min,电流强度为1.5 A加工时,工件表面粗糙度相对下降率%ΔRa达到了86.10%。液体磁性磨具光整加工TC4材料表面的最优工艺参数组合为:2 000目的白刚玉,主轴转速为700 r/min,电流强度为2.0 A。同时得出各工艺参数对工件表面粗糙度相对下降率%ΔRa的影响大小依次为:磨料类型磨料粒径工件转速电流强度。当采用2 000目的白刚玉配置的磨料进行加工时,工件的表面粗糙度Ra达到了0.096μm。采用液体磁性磨具光整加工技术可以有效地降低TC4钛合金材料的表面粗糙度和提升其工件表面加工质量,显著改善了传统加工方式中存在的烧蚀和烧伤现象。     

锗片的高速机械化学研磨工艺研究

利用机械化学研磨的原理对锗片进行高速研磨。以研磨压力、主轴转速、磨料成分和磨料粒度为影响材料的去除率和工件表面粗糙度的主要因素,进行对比性实验,通过实验分析研究确定了的锗片研磨加工工艺,加工后的锗片能够满足使用需要。     

固结磨料研磨的材料去除率建模及仿真研究

通过对固结磨料研磨过程作适当简化和假设,在磨粒尺度下,依据磨粒的受力平衡条件,建立工件的材料去除率模型,并用MATLAB软件进行数值模拟,分析影响固结磨料研磨材料去除率的因素,得出结论:固结磨料研磨的材料去除率分别与磨料粒度、研磨外加载荷的二分之三次方及工件与研磨盘的相对速度呈正比,与磨料的体积分数成反比,因此可以通过增加磨料粒度、外加载荷和研磨盘的转速来提高材料去除率。     

工程陶瓷的游离磨料研磨加工工艺

通过PTC的研磨实验 ,研究了研磨时间、研磨速度、磨料种类和粒度以及研磨盘材料等工艺参数对PTC研磨效果的影响 ,并分析其研磨机理。研究结果表明 ,研磨质量主要受磨粒粒度的影响 ;为了提高研磨效率 ,同时保证表面质量 ,减少游离磨料对工件脆性断裂破坏 ,可采用固着磨料弹性研磨磨具进行研磨     

不锈钢半固着磨具加工的工艺研究

为获得SUS440不锈钢的低／无损伤加工表面,实现高效加工,本文采用了一种半固着磨具。该磨具能够有效地阻止加工过程中大颗粒磨料对工件表面造成的异常深划痕,实现效率与加工质量平衡。本文使用了800。碳化硅磨料的半固着磨具对SUS440不锈钢进行研磨试验,研究了不同的加工参数对工件表面粗糙度和材料去除率的影响。试验结果显示在27kPa压力、60r／min转速下加工12min后,工件表面粗糙度Rn从250nm下降到50nm,材料去除率保持在1μm／min,实现了高精、高效的加工性能。     

永磁场磁力研磨316L不锈钢实验研究

基于磁力研磨,采用永磁极吸附雾化法制备的新型球形磨料,对316L不锈钢进行光整加工.研究了当加工时间和磁感应强度为定值时,主轴转速、加工间隙、磨料粒径、磨粒相粒径对表面粗糙度和材料去除量的影响及其变化规律.并利用正交设计得出优化的加工参数:转速S=1 000 r/min,加工间隙δ=1.5 mm,磨料粒径为150～124μm时(磨粒相粒径为6μm),工件经研磨后平均原始表面粗糙度可由研磨前的0.275μm下降到0.038μm(工件最初表面粗糙度值为2.76μm).     

基于DEHPHI语言实现高速研磨机变速控制的一种方法

通过对固着磨料加工工艺的研究,提出了一种通过控制磨具转速来控制工件与磨具之间的相对运动速度,提高加工精度和效率的有关固着磨料高速研磨工艺研磨速度控制的技术方法.运用计算机的信息处理能力,应用以DELPHI语言编写的程序通过计算机与变频器的串行通讯实现对高速研磨机的变速控制.     

蓝宝石基片的单面研磨工艺研究

为了实现蓝宝石基片的快速平坦化,对蓝宝石基片进行系统的单因素单面研磨试验,研究了磨料种类、磨料粒径、研磨盘转速、研磨压力以及磨料质量分数等研磨工艺参数对蓝宝石基片材料去除率和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:金刚石磨料适合蓝宝石基片的单面研磨;随着磨料粒径的增大,材料去除率逐渐增大,表面越来越粗糙;随着研磨盘转速的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度值在20～60 r/min区间变化不大,稳定在Ra 0. 12～Ra 0. 13μm之间,而在60～100 r/min区间波动较大,当研磨盘转速为60 r/min时,材料去除率最大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,而表面粗糙度值越来越低;随着磨料质量分数的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度先增大然后趋于平缓,当磨料质量分数为3 wt%时,材料去除率最大,且表面粗糙度值相对较小;最后通过正交试验优化了工艺参数,在优化的工艺条件下依次选用粒径为W40、W14、W3的金刚石磨料对蓝宝石基片进行粗研、半精研及精研,取得了表面粗糙度为Ra 7. 9 nm的平坦表面。     

基于不同磨料的氮化硅陶瓷球精研工艺研究

为探究磨料对氮化硅陶瓷球精研加工的影响,从而提高氮化硅陶瓷球的表面质量和材料去除率,以基液种类、磨料种类和研磨盘转速为主要影响因素设计正交试验,并分析各因素对表面粗糙度Ra的影响程度。以表面粗糙度Ra和材料去除率为评价指标,通过单因素试验优化研磨参数。根据正交试验结果,得到精研加工过程中各影响因素对于表面粗糙度Ra的影响程度,从大到小排列依次为:磨料种类>基液种类>研磨盘转速。综合考虑陶瓷球精研加工的要求,确定最佳的研磨参数组合为:煤油基液、碳化硅磨料以及150 r/min的研磨盘转速。在金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铬和氧化铁这5种磨料中,氧化铁磨料修复粗研过后的氮化硅陶瓷球表面缺陷的效果最好。     

不锈钢内外圆磁力研磨的试验研究

本文介绍一种机械加工新工艺──利用永久磁铁及磁性磨料对难加工材料不锈钢工件内外表面进行研磨。用正变试验法试验了磨料粒度、工件转速、磁极间隙等参数对磁力研磨效果的影响。     

硬脆性材料用柔性磨具研磨的加工表面粗糙度建模

通过分析磨粒与工件表面的作用过程,建立了硬脆性材料柔性磨具加工表面粗糙度的理论预测模型.以橡胶结合剂金刚石研磨盘为柔性磨具、蓝宝石衬底为工件,在不同弹性模量、磨粒浓度、磨粒粒度和研磨压力下开展研磨试验,将不同研磨条件下的表面粗糙度试验值与理论预测值进行比较,发现试验结果与理论模型预测结果的趋势一致,且预测误差为7.71...     

研磨压力对固结聚集体磨料垫自修正影响

固结磨料研磨过程中磨料的微破碎是实现固结磨料垫自修正特性的主要途径,研磨压力是影响磨粒微破碎的关键参数。选用单晶金刚石和聚集体金刚石作为磨粒制备固结磨料垫,在15 kPa压力下以石英玻璃为加工对象进行研磨实验,比较两者的材料去除率及加工稳定性;制备了4种陶瓷结合剂含量的聚集体金刚石,并制备成固结聚集体金刚石磨料垫,探索了不同压力下的固结聚集体金刚石磨料垫的自修正性能;分析了研磨后的工件表面粗糙度和表面微观形貌。结果表明:采用固结聚集体金刚石磨料垫,研磨后工件表面粗糙度低,去除效率稳定;在15~21 kPa的压力下,结合剂含量次高的聚集体金刚石研磨效率高,材料去除率达到8.94~12.43μm/min,加工性能较稳定,研磨后的工件表面粗糙度R a在60 nm左右;在3.5~7 kPa压力下,结合剂含量次低的聚集体金刚石研磨性能较稳定,材料去除率在2.67~3.12μm/min,研磨后的表面粗糙度R a在40 nm左右。高结合剂含量的聚集体金刚石磨粒更适合高研磨压力条件,而低结合剂的聚集体金刚石磨粒更适合于低研磨压力。     

固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型

表面粗糙度模型是研磨过程设计和工艺参数选择的重要依据,K9玻璃是应用最广泛的光学材料之一。建立研磨K9玻璃表面粗糙度模型有利于提高加工效率、节约生产成本。简化固结磨料研磨过程,基于研磨垫表面微结构,计算研磨过程中参与研磨的有效磨粒数和单颗磨粒切入工件深度,利用研磨过程中受力平衡,建立固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型。采用不同磨粒粒径和不同磨料浓度的固结磨料研磨垫以及不同压力研磨K9玻璃验证表面粗糙度模型。结果表明：固结磨料研磨K9玻璃的表面粗糙度与磨粒粒径、研磨压力1/3次方成正比,与研磨垫浓度2/9次方成反比。表面粗糙度理论值与试验值随研磨压力、磨粒粒径和研磨垫浓度的变化趋势吻合。利用该模型能够成功预测固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度,指导研磨过程设计及加工过程中研磨垫和工艺参数的选择,可靠性高。     

GMR硬盘磁头自由磨粒抛光极尖沉降的研究

磁头表面极尖沉降(PTR)是影响硬盘存储密度的关键因素之一。采用修正环形浮动块研磨抛光机和自由磨粒抛光方式抛光GMR硬盘磁头,并用原子力显微镜测试磁头的PTR,抛光试验表明:PTR与抛光盘表面形貌参数、磨粒大小、抛光压力和抛光盘转速有关。抛光盘表面取合适的形貌参数可以获得小的PTR;磨粒越小,PTR越小;抛光压力越大,PTR越小;抛光盘转速越小,PTR越小。研究结果有助于优化抛光工艺,在获得最佳PTR的同时,兼顾效率与成本的因素。     

Surface roughness and material removal rate of lapping process on ceramics

Lapping is a widely used surface finishing process for ceramics. An experimental investigation is conducted into the lapping of alumina, Ni−Zn ferrite and sodium silicate glass using SiC abrasive to study the effect of process parameters, such as abrasive particle size, lapping pressure, and abrasive concentration, on the surface roughness and material removal rate during lapping. A simple model is developed based on the indentation fracture and abrasive particle distribution in the slurry to explain various aspects of the lapping process. The model provides predictions for the surface roughness,R _a andR _t , on the machined surface and rough estimation for the material removal rate during lapping. Comparison of the predictions with the experimental measurements reveals same order of magnitude accuracy.     

光学硬脆材料固结磨料研磨中的亚表面损伤预测

研磨过程中亚表面损伤层深度的正确预测是研磨工艺参数制定的重要依据。针对固结磨料的研磨特点,选择两种典型光学硬脆材料(镁铝尖晶石和石英玻璃),采用离散元仿真技术,分别建立了两种材料的二维离散元模型,分析了工艺参数对光学硬脆材料亚表面损伤(裂纹)层深度的影响。而后,采用角度抛光法测量了镁铝尖晶石和石英玻璃的亚表面损伤层深度,进行了实验验证。结果表明:采用固结磨料研磨时,磨粒粒径对光学硬脆材料亚表面损伤的影响相当显著,在相同研磨工艺条件下,随着磨粒粒径的增大,亚表面损伤层深度和微裂纹密集程度明显增加。离散元仿真结果与实验结果的对比表明:采用离散元技术可以对光学硬脆材料的亚表面损伤深度进行快速有效的预测,从而为后续的研磨抛光工艺提供参考与指导。     

新型环保抛光液的制备及其对软脆碲锌镉晶片的化学机械抛光

针对软脆碲锌镉晶片的传统加工工艺“游离磨料-抛光-化学机械抛光”存在的缺点,提出“固结磨料研磨-新型绿色环保抛光液化学机械抛光”新方法。固结磨料研磨工艺为：采用3000号刚玉防水砂纸,压力为17kPa,抛光盘与抛光垫转速均为80r/min,研磨时间为5min。新型绿色环保抛光液含有双氧水和硅溶胶,采用天然桔子汁作为pH值调节剂。化学机械抛光工艺为:采用自行研制的化学机械抛光液,绒毛抛光垫,抛光压力为28kPa,抛光盘与抛光垫转速均为60r/min,抛光时间为30min。试验结果表明,经过上述加工可获得超光滑的表面,表面粗糙度算术平均值、均方根值、峰谷值分别可以达到0.568nm、0.724nm、6.061nm。     

碳化硼研磨后蓝宝石晶体的亚表面损伤

介绍了蓝宝石材料的亚表面损伤形成机制。考虑碳化硼磨料可产生较小亚表面损伤的优点,本文基于游离磨料研磨方式,研究了不同粒度碳化硼磨料研磨后蓝宝石晶体的亚表面损伤。利用KOH化学腐蚀处理技术,对研磨后的样品进行了刻蚀;通过特定的腐蚀坑图像间接反映了蓝宝石晶体的亚表面损伤形貌特征,获得了W20、W10和W5碳化硼磨料产生的亚表面损伤深度,得到了在不同刻蚀时间下蓝宝石亚表面损伤形貌、表面粗糙度和刻蚀速率。研究结果显示:游离碳化硼磨料研磨造成的蓝宝石晶体的亚表面损伤密度相当显著,但损伤深度并不大,其随磨料粒度的增大而增大,W20、W10和W5粒度的磨料研磨后产生的亚表面损伤深度分别为7.4,4.1和2.9μm,约为磨料粒度的1/2。得到的结果表明采用碳化硼磨料研磨有利于获得低亚表面损伤的蓝宝石晶片,而采用由大到小的磨料逐次研磨可以快速获得低亚表面损伤的蓝宝石晶片。     

Abrasive Wear Analysis of Plasma-Sprayed LaCeYSZ Nanocomposite Coatings Using Experimental Design and ANN

The abrasive wear characteristics of plasma-sprayed nanostructured yttria-stabilized zirconia (YSZ) coatings on Inconel 718 substrates was evaluated using AFS 50/70-grade silica sand as abrasives. This article depicts the dependence of abrasive wear characteristics of plasma-sprayed nanocomposite LaCeYSZ coatings on abrading distance, keeping the applied load constant. The influence of four operating parameters—that is, load, wheel speed, time, and temperature with four different levels each—on the performance output (i.e., abrasion wear rate) is studied using Taguchi's L₁₆ orthogonal array design and analysis of variance (ANOVA). Out of the four parameters, load has been found to be most significant factor followed, by speed of the abrasive wheel and temperature influencing abrasion. The morphology of the worn-out surface also showed microcutting and small crater formation in the binder matrix caused by the repetitive impacts of abrasive particles. It was observed that coating with nano-LaCeYSZ grains exhibited higher wear resistance compared to conventional YSZ coating and the reason may be attributed to embedded crack-arresting nanozones, which toughen the coating. An artificial neural network (ANN) approach is then implemented taking into account training and test procedures to predict the triboperformance under different operating conditions. This technique helps in saving time and resources for a large number of experimental trials and successfully predicts the wear rate of the coatings both within and beyond the experimental domain.     

铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度

针对光学材料研磨过程引入的亚表面损伤层(SSD)深度对工件的抛光工序效率和表面质量的影响,探索了光学材料在研磨过程中的亚表面损伤规律。采用角度抛光的方法测量了软脆材料铌酸锂(LN)晶体的损伤层深度,分析了研磨方式、磨粒粒径和研磨压力对工件亚表面损伤层的影响规律。结果表明:研磨方式对损伤缺陷的影响最为显著,相同研磨条件下游离磨料研磨后的损伤层深度约为固结磨料研磨的3~4倍,游离磨料研磨后工件亚表面存在多处圆弧形裂纹,固结磨料研磨后主要显现细小裂纹和"人"字型裂纹;当磨粒粒径从W28下降到W14后,游离研磨的亚表面损伤层深度下降至原来的45%,而固结研磨的损伤层深度下降至30%;另外,研磨压力的降低有利于减小工件的亚表面损伤。该研究对LN晶体研磨方式及研磨工艺的选择具有指导意义。