超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

超声振动复合研磨K9光学玻璃工艺研究

目的探究超声振动复合研磨对光学玻璃研磨可行性,通过响应面法寻求超声振动研磨最优的工艺参数组合。方法在传统研磨装置基础上,添加超声振动装置、蠕动泵、旋转工作台构成超声振动复合研磨装置。添加轴向超声高频振动提高研磨效率,添加旋转工作台提高研磨均匀性,添加蠕动泵便于循环和更新研磨液。利用响应面法优化超声振动复合研磨加工中的主轴转速、振动频率、加工间隙三个变量参数,并进行实验研究,可得出两两变量关联度,从而得出研磨中影响最大的因素。结果通过响应面优化后得到超声振动复合研磨最佳工艺参数为主轴转速1000 r/min、加工间隙0.4 mm、振动频率12 kHz,主轴转速和间隙参数对工件表面研磨加工的影响较大。经25 min研磨,无超声振动的传统研磨方法使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.1μm;增加超声振动复合研磨使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.04μm。结论经超声振动复合研磨后,光学玻璃表面存在的凹坑、凸起均得到了有效去除,表面粗糙度值下降快,表面形貌均匀、平整。     

超声复合磁力研磨加工镍基合金GH4169异形管

为解决镍基合金GH4169异型管内壁难研磨及研磨不均匀问题,采用超声复合磁力研磨光整加工方法进行试验。分析在超声复合磁力研磨条件下,主轴转速、加工间隙、超声频率和超声振幅对异形管内壁表面质量的影响。结果表明：在超声轴向频率为19 kHz、振幅19 μm,主轴转速1000 r/min,磁性磨粒平均粒径250 μm,加工间隙2 mm加工条件下,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度Ra由原始的2.4 μm降至0.31 μm。通过在管件内部添加圆柱形辅助磁极,使得内外两磁极形成闭合磁场回路,增加磁场力的作用。辅助磁极连接高频轴向超声振动,使得吸附在磁极上的磁性磨粒在旋转运动和轴向高频振动复合作用下划擦、研磨管件内表面。由于研磨轨迹发生交叉复杂化,使得异型管内壁研磨后的表面质量和表面粗糙度得到明显提高;管件内壁表面残余应力由拉应力+52 MPa转变为压应力-48 MPa,表面应力状态得到较好的改善。     

磁粒复合研磨SUS304不锈钢孔道的机理与试验研究

目的 为探究磁粒研磨法对SUS304不锈钢孔道表面质量的影响,优化磁粒研磨工件内表面的工艺方案。方法 首先,基于磁极单轨迹运动和复合轨迹运动两种不同形式,分别对磁粒研磨孔道内表面的基本原理和运动轨迹进行了理论分析;其次,利用ANSYS软件对孔道内壁的磁场强度进行了有限元分析;最后,通过磁粒研磨法对孔道内壁进行试验验证。利用超景深3D显微镜和触针式表面粗糙度测量仪,分别测取孔道表面微观形貌和表面粗糙度。结果 研磨加工时间均为15 min,磁极为单轨迹运动时,工件表面材料去除量为662 mg,孔道内壁的表面粗糙度值由原始的2.0 μm降至0.48 μm;磁极为复合轨迹运动时,工件表面材料去除量高达892 mg,孔道内壁的粗糙度值下降至0.24 μm。结论 磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,磁粒研磨效率进一步提高,工件表面微观形貌以及表面粗糙度都有明显改善,研磨后的工件内表面质量更佳。     

超声复合磁力研磨异型管参数优化设计及分析

目的改善镍基合金异型管表面质量,降低表面粗糙度。方法在内置辅助磁极磁力研磨基础上添加轴向超声振动,促使磁力研磨粒子对管件内表面进行轴向划擦、刻划作用。采用响应面法对试验进行3因素3水平方法设计,建立参数优化三维数学模型,分析超声频率、超声振幅、主轴转速在两因素交互作用下,对异型管内壁表面质量、表面粗糙度的影响,并得出试验最佳参数组合。结果响应面法优化设计在超声频率19 kHz、超声振幅19μm、主轴转速1200 r/min条件下的加工效果最佳。在优化工艺参数下进行超声复合磁力研磨试验,加工30 min后,管件内壁表面粗糙度由原始2.4μm降至0.31μm,管件内表面残余拉应力由+49MPa转变为残余压应力?47MPa。结论在内置辅助磁极磁力研磨基础上添加超声轴向振动,使得研磨粒子翻滚加剧,研磨轨迹复杂化,有效改善了管件内壁表面粗糙度和表面加工质量。响应面法能够对试验结果进行优化参数数学建模设计,拟合出了最佳的加工参数组合,良好的应力状态有效地提高了工件的疲劳强度。     

仿形组合磁极研磨增材制造复杂表面工艺研究

目的 改善零件表面质量,延长零部件使用寿命。方法 应用Ansys Maxwell模拟仿真沿盘形磁极圆周开不同形状槽时磁极磁感应强度的分布。以钛合金(Ti6Al4V)材料增材制造的成形零件为例,基于磁粒研磨抛光技术,利用仿形组合开槽磁极对成形零件沟槽表面进行研磨抛光。结果 模拟结果表明,沿磁极圆周开均布矩形槽时,磁极的磁感应强度波峰值最大,波谷值最小,磁场强度梯度变化最大,最适合复杂工件表面的磁粒研磨。磁性磨粒粒径、磁极转速和研磨间隙等参数的设置都会影响研磨加工效果,经模拟和实验获得最佳工艺参数为磁性磨粒粒径180 μm、磁极转速1 000 r/min、研磨间隙2 mm。设置如上所述的加工工艺参数,成形零件沟槽表面粗糙度Ra由原始的10.70 μm降为0.52 μm,且其表面缺陷得到有效去除。结论 采用仿形组合开槽磁极应用磁粒研磨技术能够实现增材制造复杂零件表面的研磨抛光。     

超声波辅助磁力研磨TC4薄壁细长管内表面研究

针对传统磁力研磨对长径较大的TC4薄壁细长管内表面进行精密抛光时,研磨效率低、材料去除量小且加工后表面质量差的问题,提出了一种超声振动辅助磁力研磨技术。采用超声振动发生装置辅助磁力研磨,通过对辅助磁极添加轴向振动,实现对TC4薄壁细长管内表面的高效精密抛光。对比添加超声振动前后工件的表面质量以及研磨效率的变化,分析了不同振动频率对工件的表面粗糙度值以及材料去除量的影响。结果表明:经过40min的研磨加工,添加了超声振动后工件的表面质量得到明显改善,表面粗糙度值由Ra1.4μm降至Ra0.25μm,材料去除量可达到50mg,高频率的振动有利于提高研磨效率以及改善工件表面的加工质量。     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

采用神经网络和遗传算法优化磁粒研磨TC4弯管工艺参数

目的 提高研磨TC4弯管内表面质量及加工效率,对磁粒研磨加工工艺参数进行优化。方法 首先设定最优表面质量为优化的目标,然后将影响磁粒研磨TC4弯管内表面质量的四个主要工艺参数作为优化对象,对所要建立的神经网络隐含层节点数的个数进行试验,并选择最优值,之后建立反映TC4弯管内表面粗糙度和主要工艺参数的非线性映射模型,最终使用遗传算法得到TC4弯管内表面粗糙度最优值和磁粒研磨加工TC4弯管内表面的最优工艺参数组合,并且通过试验验证其预测结果的精确性。结果 通过建立结构为4-5-1的BP神经网络,并利用遗传算法的预测,得到了磁粒研磨加工TC4弯管最优工艺参数配置组合：磁极转速为570 r/min,加工间隙为2.0 mm,磨料粒径为178 μm（80目）,进给速度为80 mm/min。结论 使用BP神经网络创建的反映TC4弯管内表面粗糙度与加工TC4弯管内表面工艺参数之间的映射模型具有较好的精度,同时应用遗传算法全局寻优得到了最佳的工艺参数,是一种准确度较高的优化磁粒研磨TC4弯管内表面加工工艺参数的新方法。     

双向复合振动辅助磁力研磨加工的试验研究

目的进一步提高研磨加工效率,并获得更好的工件表面质量。方法提出双向复合振动(磁极垂直于加工表面的法向超声振动和平行于加工表面的切向振动相结合)辅助磁力研磨法实现对工件表面的研磨抛光。以钛合金工件为研究对象,进行了四种不同工况的研磨加工试验,并对试验结果进行了对比和分析。结果采用双向复合振动辅助磁力研磨法研磨钛合金工件,研磨加工60 min后,工件表面粗糙度值Ra由研磨前的3.78μm降至0.36μm,有效去除了原始加工纹理,获得了较好的表面形貌。工件表面的残余应力由拉应力转化为压应力。结论双向复合振动辅助磁力研磨法既能增加磁性磨粒的瞬时研磨压力,提高研磨加工效率,又能促进磁性磨粒的翻滚与更替,随时改变磁性磨粒的切削刃和切削方向,使磁性磨粒的运动轨迹互相交织,去除工件表面材料更均匀,同时还能有效地改善工件表面的应力状态。     

超声滚压表面强化技术的研究现状与应用

超声滚压表面强化技术是一种新型的材料表层后处理工艺，利用预置初始静压力和动态超声冲击力耦合的方式对材料表层进行往复加工，从而达到“削峰填谷”的光整效果，获得更深的表面纳米硬化层和有益的残余应力。首先介绍了超声滚压技术的加工原理和特点，然后从试验影响参数、数值模拟、性能应用、复合加工工艺等几个方面总结了超声滚压技术的研究进展，其中工艺参数(静压力、超声振幅、主轴转速、进给速度、进给量、滚压次数和覆盖率)的择优对材料组织与性能之间的调控效果具有明显改善作用，通过对试验研究中的工艺进行数值模拟，选取优化的工艺参数可以获得较好的材料表面完整性。重点综述了超声滚压处理对金属材料在耐磨性和耐疲劳性能等方面的改善效果，以及其他工艺辅助超声滚压技术对材料性能提升的协同调控作用，通过对超声滚压工艺参数的合理选择，能够实现材料表面纳米结构的形成、有益残余应力的转化和表面显微硬度的提升等方面的协同效果，从而改善材料的微观组织形貌、耐磨性、耐冲蚀性和耐腐蚀性等。最后总结了现有超声滚压表面强化技术存在的不足，并对今后的研究方向进行了展望，即进一步结合工程产品需求和应用领域进行技术创新，进而推动超声滚压表面强化技术的持续发展。     

超声振动辅助加工表面微结构及其特性研究进展

针对超声振动复合加工方法种类繁多且表面微结构指征复杂等问题,阐述了表面微结构的内容和研究现状,论述了国内外超声切削、磨削、表面强化等方法的加工原理及超声振动加工表面微结构特性的试验研究方法,归纳了超声振动条件下表面粗糙度、表面微观形貌的建模方法及其特点,讨论了实验回归建模、数值解析建模和神经网络建模的研究进展,并预测了国内外超声振动表面加工的新技术领域和发展方向,对改善高性能难加工材料的表面微结构特性具有重要意义。     

超声深滚处理高强铝合金超声波焊层组织和织构研究

采用超声波金属焊接技术对2A12-T3和2A11-O铝合金进行了焊接,然后对焊层进行了超声深滚处理。通过扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜分析了超声深滚处理前后超声波焊层的宏观形貌和微观组织。扫描电镜和透射电镜分析表明,超声深滚处理能够有效去除超声波焊层表面的焊接压痕,降低表面粗糙度,使焊接界面的组织更加均匀。电子背散射衍射分析表明,超声深滚处理后焊层组织发生再结晶,形成再结晶织构和形变诱导晶粒长大,有助于消除焊接界面的焊接残余应力。因此,超声深滚处理有助于改善铝合金超声波焊层的组织和性能。     

超声表面滚压纳米化技术研究现状

传统表面纳米化多采用机械处理法,利用剧烈的塑性变形(SPD)使材料表面生成高强度、高硬度的纳米层,但其表面粗糙度高且存在严重集中的应力变形.超声表面滚压(USRP)纳米技术中,滚压头按照预定路线处理材料表面,能同时改善表面粗糙度和强度、硬度.介绍了USRP表面纳米化工艺机理和工艺参数.USRP引起晶体缺陷反复湮灭与再生...     

超声表面滚压改善45#钢表层特性及疲劳性能的研究

目的研究超声表面滚压处理(Ultrasonic Surface Rolling Process,USRP)对45#钢表层特性及疲劳性能的影响。方法利用超声表面滚压设备处理45#钢,观察分析处理前后试样的表层特征、状态、微观结构,采用旋转弯曲疲劳试验研究试样疲劳性能,通过升降法测取疲劳极限值。结果 USRP处理后,试样表面形貌显著改善,表面粗糙度由之前的3.2μm降低到0.23μm,显微组织细化,晶粒取向趋于随机分布,表层显微硬度相比心部提高56%左右,强化层厚度可达400μm,残余压应力由-180 MPa提高到-532 MPa,疲劳极限值由296 MPa提高到403 MPa。结论通过USRP处理,试样的表层特性及表面性能得到强化改善。疲劳性能的提高主要归因于USRP处理使材料表面粗糙度降低,晶粒细化,显微硬度与残余压应力提高。     

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。     

NdFeB磁体超声波化学镀Ni-P的研究

研究了NdFeB永磁材料超声波化学镀工艺以及镀层的 耐蚀性能，用扫描电子显微镜分析了镀层的显微结构，结果表明，该方法是NdFeB永磁材料一种有效的防护手段，显著地提高了磁体的耐蚀性能.     

基于B样条的自由曲面超声自动检测轨迹生成

针对复杂曲面内部缺陷的超声检测,文章提出了一种基于B样条的自动检测轨迹生成算法, 该方法可以实现自由曲面工件的连续扫查检测,具有较高的检测效率.     

纵扭复合超声端面铣削表面微结构建模与试验研究

目的 对纵扭复合超声端面铣削加工表面微结构进行预测,以优化加工参数。方法 对纵扭复合超声端面铣削进行运动学分析,并在其基础上建立三维运动轨迹方程。对刀尖轨迹仿真,且研究该运动方式下的加工特性。通过对切削刃和工件离散化建立纵扭复合超声端面铣削表面微结构理论模型,并利用MATLAB进行三维表面仿真。对TC4钛合金进行超声振动切削试验。结果 理论仿真和切削试验结果均表明超声纵扭端面铣削时,随振幅的增加,由振动引起的表面微观结构特征愈加明显。扭纵幅值比增大时,加工表面微观结构凹坑效应弱化,At/Al=0.55时,加工表面呈条形片状微观结构。振动频率和主轴转速会影响表面微观结构单元的疏密程度。结论 加工表面微结构的生成与振动频率、振幅、扭纵复制比、切削速度等加工参数相关,铣削实验得到的加工表面变化趋势与表面理论模型吻合,该表面模型能够优化超声加工参数。     

超声研磨Al2O3陶瓷材料的表面粗糙度特征研究

通过对Al2O3陶瓷工件的普通及超声研磨实验，分析了超声研磨加工中各个加工参数和陶瓷工件表面粗糙度的相互关系，得出径向超声振动研磨达到最佳表面粗糙度的工件转速为120～260r／min；径向超声振动研磨要得到最佳表面的研磨压力在450N左右，过大或过小均可引起表面粗糙度恶化。在相同转速和相同压力下，超声研磨工件的表面粗糙度较普通研磨工件的小；当转速较小时，W5与W20研磨的表面粗糙度变化不大，随着转速升高，粗糙度先变小后变大，在n=250n/min左右Ra值最小。研究结论为高效研磨Al2O3陶瓷提供了依据。