Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工材料去除率建模与分析

利用引弧微爆炸加工装置,以氮化硅工程陶瓷为加工对象,对引弧微爆炸加工过程的喷嘴烧损及材料去除率进行了研究。通过喷嘴烧损实验,研究了喷嘴烧损规律及喷嘴直径对材料去除率的影响;利用正交实验方法,建立了材料去除率经验模型并分析了材料去除率随加工参数的变化规律。结果显示:喷嘴直径随着脉冲次数的增加而扩展,当直径在2.4～2.8 mm之间时,可以产生最好的加工质量和最大的材料去除率;四个主要加工参数对材料去除率的影响显著,材料去除率随着工作电流、工作气压、工作脉宽的增大而增大,随着工作距离的增大而减小;建立的指数型经验模型简单可靠,与实验结果吻合良好,可以用于材料去除率的预测及控制。     

超声波加工工程陶瓷孔的研究

对超声波加工工程陶瓷孔进行了研究 ,分析了材料去除机理 ,建立了超声波加工工程陶瓷孔时的材料去除率模型。由公式知 :材料去除率随静载荷、工具振幅、磨粒直径的增大而增大 ,随着材料断裂韧性和硬度的升高而降低 ,并实验验证了理论推导的材料去除率公式     

电导率对电火花小孔加工速度影响的研究

从影响电火花小孔加工速度因素分析入手,研究了改变工作液电导率,从而改变了放电间隙,优化了排屑条件,促使电火花加工速度提高的理论。通过不同添加剂改变工作液电导率进行电火花小孔加工实验,与原有自来水工作液加工速度进行对比,发现工作液电导率与小孔加工速度有一定关系,存在工作液最佳电导率范围,所得结论对电火花小孔加工工作液配比有一定参考。     

超声波加工工程陶瓷孔的研究

对超声波加工工程陶瓷孔进行了研究,分析了材料去除机理,建立了超声波加工工程陶瓷孔时的材料去除率模型。由公式知：材料去除率随静载荷、工具振幅、磨粒直径的增大而增大,随着材料断裂韧性和硬度的升高而降低,并实验验证了理论推导的材料去除率公式。     

微细液态添加剂对电火花加工性能影响的实验研究

研究了微细液态添加剂对电火花加工中放电过程的影响。与单纯工作液中的放电过程相比,微细液态工作液中单位时间内有效脉冲数增多,平均击穿延时缩短,而火花维持电压相对较低,表明加入了微细添加剂的工作液在提高电火花加工性能方面具有潜力。实验结果显示,微细液态添加剂能有效提高工件的材料去除率,显著降低表面粗糙度值,并明显减少了加工表面的显微裂纹。     

基于微纳乳液的Inconel718电火花成形加工工艺实验研究

采用自制的微纳乳液作为工作液,利用电火花成形加工镍基高温合金(Inconel718),选取峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔及单次加工时间等参数进行十字正交试验,研究分析这些参数对电火花成形加工Inconel718的表面粗糙度和材料去除率的影响,并对比了在微纳乳液与煤油工作液中加工的工件表面微观形貌。结果表明:峰值电流对材料去除率影响显著,单次加工时间对表面粗糙度影响显著;与煤油工作液相比,采用微纳乳液进行电火花成形加工的工件表面质量更好。     

电火花电解复合加工工作液浓度对电极损耗的影响研究

针对电火花电解复合加工的电极损耗问题,以模具钢为加工对象开展了电火花电解复合加工实验。分析了在不同极性和电极材料条件下,工作液浓度对电极相对损耗、电极形状变化规律及加工精度的影响。结果表明:合理控制工作液浓度能降低电极相对损耗及减小电极形状变化。     

陶瓷球高效研磨技术的研究

为提高陶瓷球研磨过程中的加工效率,本文提出了一种采用固着金刚石磨料的高效研磨技术.采用4～8 μm粒径的金刚石微粉作为磨料,以光固化树脂作为结合剂,在300～500 nm波长紫外线照射下,使光固化树脂快速固化,制作固着磨料研磨盘(金刚石浓度100%),以Ф5 mm氮化硅陶瓷球为加工对象,在自行设计的实验台上进行了加工实验.实验结果表明,在保证表面质量的前提下(Ra～40 nm),材料去除率可达100 μm/h,其研磨效率约为相同加工条件下传统游离磨料加工的20倍.对加工后陶瓷球表面的观察发现,氮化硅陶瓷球材料主要是以二体磨损的形式去除的.     

金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔的研究（Ⅰ）

本文对金刚石工具钻削加工工程陶瓷孔进行了研究。理论分析了材料去除机理，建立了钻削加工工程陶瓷孔时的材料去除率模型。由公式得出：材料去除率随着载荷、磨粒直径和工具转速的增大而增大，随着工件材料断裂韧性和硬度的升高而降低，并实验验证了理论推导的去除率公式。     

氧化锆陶瓷大抛光模磁流变抛光试验研究

目的研发一种高效、高质量氧化锆陶瓷超光滑表面加工技术。方法采用大抛光模磁流变抛光方式加工氧化锆陶瓷,利用自主研发的磁流变平面抛光装置,配制含有金刚石磨粒的磁流变抛光液,通过设计单因素实验,研究抛光时间、工作间隙、工件转速和抛光槽转速等主要工艺参数对氧化锆陶瓷平面磁流变加工性能的影响,并对材料去除率和表面粗糙度进行分析。结果在工作间隙为1.4 mm、工件转速为100 r/min、抛光槽转速为25 r/min的工艺条件下,表面粗糙度在达到饱和之前随时间的增加而降低。抛光30 min达到饱和,表面粗糙度Ra达到0.7 nm。继续延长抛光时间,表面粗糙度不再改善。氧化锆陶瓷的材料去除率随着工件转速和抛光槽转速的增加而增大,随着工作间隙的增大而减小。当工件转速为300 r/min时,材料去除率可以达到1.03 mg/min;抛光槽转速为25 r/min时,材料去除率可以达到0.80 mg/min;工作间隙为1.0 mm时,材料去除率最高可达0.77 mg/min。结论采用大抛光模磁流变抛光方法可以提高氧化锆陶瓷的材料去除率,同时获得纳米级表面粗糙度,实现氧化锆陶瓷的高效超光滑表面加工。     

Shear-thickening polishing method

A shear-thickening polishing (STP) method utilizing the shear thickening mechanism of non-Newtonian power-law fluid based slurry is proposed for curved surface polishing. The STP principle and micro-material removal action are analyzed. The high-performance STP slurry with the shear-thickening rheological behaviors has been prepared. To achieve the material removal mechanism of STP process, based on the Preston formula, fluid dynamics and shear thickening mechanism, the material removal rate (MRR) model is established and the difference of MRR between theoretical and experimental results is 6.12%. The experimental and theoretical tests of STP process are conducted to investigate the influences of polishing velocity, abrasive concentration and grain size on MRR and surface roughness. Compared with Newtonian fluid slurry, STP slurry can achieve much higher MRR and better surface quality due to shear-thickening effect. MRR of Cr12Mo1V1 (die steel) is up to 13.69 μm/h, and surface roughness is reduced from R_a 105.95 nm to R_a 5.1 nm within 0.5 h of processing. This indicates that STP is a promising processing method for precision finishing or polishing.     

Effect of machining fluid on the process performance of electric discharge milling of insulating Al2O3 ceramic

Wire electric discharge machining (WEDM) and electrical discharge machining (EDM) promise to be effective and economical techniques for the production of tools and parts from conducting ceramic blanks. However, the manufacturing of insulating ceramic blanks with these processes is a long and costly process. This paper presents a new process of machining insulating ceramics using electrical discharge (ED) milling. ED milling uses a thin copper sheet fed to the tool electrode along the surface of the workpiece as the assisting electrode and uses a water-based emulsion as the machining fluid. This process is able to effectively machine a large surface area on insulating ceramics. Machining fluid is a primary factor that affects the material removal rate and surface quality of the ED milling. The effects of emulsion concentration, NaNO₃ concentration, polyvinyl alcohol concentration and flow velocity of the machining fluid on the process performance have been investigated.     

基于光助芬顿反应的碳化硅化学机械抛光工艺优化

目的 高效快速获得紫外光辅助作用下碳化硅(SiC)化学机械抛光(Chemicalmechanicalpolishing,CMP)的最佳加工参数。方法 根据化学作用与机械作用相平衡时达到最佳抛光条件的理论,通过电化学测试的方法探究抛光液pH值、过氧化氢(Hydrogen peroxide, H₂O₂)浓度、Fe²⁺浓度、紫外光功率等对基体表面氧化膜形成速率(化学作用)的影响;在最大氧化膜形成速率条件下,以材料去除率(Material removal rate,MRR)和表面粗糙度(Average roughness, Ra)为指标,通过调节抛光压力、抛光盘转速、抛光液流量等工艺参数,探究工艺参数对碳化硅加工过程中氧化膜去除速率(机械作用)的作用规律,寻求机械作用与化学作用的平衡点,获取紫外光辅助作用下SiC CMP的最佳工艺参数。结果 在pH值为3、H₂O₂的质量分数为4%、Fe²⁺浓度为0.4 mmol/L、紫外光功率为32 W时,化学作用达到最大值。在最...     

Effect of electrode material on electrical discharge machining of alumina

Technologies for machining advanced insulating ceramics are demanded in many industrial fields. Recently, several insulating ceramics, such as Si₃N₄, SiC and ZrO₂, have been successfully machined by electrical discharge machining (EDM). As unstable discharges occur during the machining of Al₂O₃ ceramics, inferior machining properties have been obtained. The formation mechanism of the electrical conductive layer on the EDMed surface is much different as compared to other ceramics. In addition to this, the electrically conductive layers are not formed sufficiently to adhere to the EDMed workpiece surface and keep a stable and continuous discharge generation on the ceramics. Graphite is widely used as electrode material in EDM. It is expected that carbon from graphite electrode implant and generate a conductive layer. Copper, graphite (Poco EDM-3) and copper-infiltrated-graphite (Poco EDM-C3) electrodes were used to compare the effects of generation of a conductive layer on alumina corresponding to EDM properties. The electrical discharge machining of 95% pure alumina shows that the EDM-C3 performs very well, giving significantly higher material removal rate (MRR) and lower electrode wear ratio than the EDM-3 and copper electrodes. The value of MRR was found to increase by 60% for EDM-3 with positive electrode polarity. As for EDM-C3, MRR was increased by 80% under the same condition. When the results were investigated with energy dispersive spectroscopy (EDS), no element of copper was observed on the conductive layer with both EDM-3 and EDM-C3. However, surface resistivity of a conductive layer created with EDM-C3 is less than with EDM-3. Surface roughness was improved to 25 μm with positive polarity of EDM-C3.     

去离子水中电火花毛化技术工艺试验研究

在煤油和去离子水中,针对9Cr2Mo轧辊钢进行了电火花毛化加工试验。通过对数据的对比分析,研究了在不同工作液条件下,脉宽和峰值电流的变化对加工件表面粗糙度和单位面积上凹坑数的影响规律。结果表明,去离子水更适用于电火花毛化加工。     

锇化学机械抛光过程中表面活性剂作用研究

摘要：利用等离子表面合金化及辉光轰击热扩散复合处理技术在Ti-6Al-4V表面进行铜铬合金化处理。利用薄膜密贴法对合金层抗菌性能进行测试;同时检测其耐磨性。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及能谱仪（EDS）分析合金层的物相结构、表面形貌以及元素成分分布,并利用三维超景深显微镜检测磨痕深度。结果表明,渗层厚度约为12μm;合金层含铜量约为11%,铬含量则达13%;铜铬合金层对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)具有良好的抗菌性能;同时也提高了基材的耐磨性。     

固液界面润湿性对面接触乳化液成膜特性的影响

乳化液广泛应用于机械加工装备,在不同润湿性界面下的摩擦润滑机制亟待明晰。通过涂镀疏油层AF(氟改性有机基团,主要成分为[CF(CF₃)CF₂O]_x(CF₂O)_y)和FAS(C₁₃H₁₃F₁₇O₃Si)对轴承钢滑块进行修饰,采用光干涉法测量不同润湿性(AF、FAS、Steel)界面乳化液膜厚度。结果表明：界面润湿性不同导致乳化液膜厚发生较大变化,同卷吸速度下AF表面膜厚最高,Steel表面次之,FAS表面膜厚最低。稀释前乳化液原液成膜能力与其在入口处所受Laplace压力正相关;稀释后乳化液油水两相存在竞争吸附行为,乳化液成膜厚度受水相将油相从固体表面分离所做黏附功影响。结合光致荧光法和固水油三相黏附功共同分析界面润湿性对乳化液成膜的影响,认为涂镀AF后乳化液更易进入接触区。AF界面乳液池特性与油膜厚度的关系,证明了疏油表面可以具有较好的成膜能力。     

工程陶瓷引弧微爆炸加工技术参数分析及性能特点

从系统组成、工作原理、工艺参数、技术特点等方面,介绍了一种新开发的适用于工程陶瓷材料粗加工的引弧微爆炸加工技术,分析了影响加工过程的典型工艺参数,总结了该技术的性能特点。引弧微爆炸加工系统的主要部件为专用脉冲电源及微爆炸发生器,系统工作时生成的微爆炸等离子体射流具有高温高压特性,作用于陶瓷材料表面生成一个圆形蚀坑。加工过程中的工艺参数主要包括喷嘴孔径、工作电流、工作气压、工作脉宽及工作距离。该技术具有低成本、工艺灵活、热损伤小、加工范围广及加工后表面粗糙等特点。     

石墨烯纳米流体加工Ti-6Al-4V合金的黏着磨损、表面粗糙度和切削力

提出了一种基于石墨烯纳米颗粒分散在菜籽油中的切削液为加工区域提供润滑/冷却的新加工方式,确定了该纳米流体对刀具切屑粘附层的影响。与干切削相比,使用菜籽油+石墨烯加工后的刀面和前刀面的切屑粘附层厚度分别降低了38.8%和28.8%,切削力降低51.4%,工件表面粗糙度降低50.1%。石墨烯较高的导热系数可以降低切割区域的温度。此外,石墨烯可以渗透到刀具与工件之间的接触区域,有效地保护了刀具的涂层材料,减少了粘附在工件表面的切屑,并且填充了工件表面形成的凹坑,从而提升了表面质量。