超声振动对单晶硅锯切比能的影响

超声振动能很好地改善硬脆性材料的加工性能,为了探索超声振动锯切比能对单晶硅的影响,本文采用薄金刚石锯片,在有无超声振动的条件下对单晶硅进行锯切实验.实验结果表明:超声振动使锯切材料过程中的比能大幅度降低;2种锯切方式下锯切比能都随着单颗磨粒最大锯切厚度的增大而降低,但普通锯切方式下锯切比能呈幂指数递减趋势,而在超声振动的作用下比能变化趋势转变为良好的线性递减;并且单晶硅材料的去除方式由普通锯切中塑性去除为主导转变为脆性断裂去除,其破碎方式属于微破碎,趋于粉末状破碎,由此在不会对工件表面产生严重损伤的同时使材料去除所消耗的能量得到了有效降低.同时,超声振动使得锯片上的磨粒对单晶硅表面的高速冲击作用,使单晶硅产生大量微裂纹,对单晶硅的微小剥离起到很大作用.因此,超声振动在单晶硅材料的加工中有着很大的发展前景.     

旋转锯切噪声研究综述

在对国内外在旋转锯切噪声理论和控制技术研究发展历史回顾的基础上，对这一领域在锯切噪声声源分析、分类、噪声产生机理探讨及有效治理方面所取得的研究进展进行了系统的论述。特别对国内在大型金属旋转锯切噪声研究方面的最新成果及治理方面采取的新技术和新型材料进行了较为详细的报道，为旋转锯切噪声的进一步深入研究和设计制造低噪声的锯机提供帮助。     

轴向超声振动辅助磨削的磨削力研究

假设未变形磨屑厚度服从瑞利分布,推导了切削变形力的计算表达式;根据磨粒与工件的相对运动,探讨了超声振动对摩擦力的影响,分析了超声磨削时磨粒在砂轮切线方向上的摩擦力变化规律。综合切削变形力和摩擦力的理论分析,建立了轴向超声振动辅助磨削中磨削力的预测模型。对比实验的研究结果表明：由实验得到的磨削参数和振动参数对磨削力的影响规律与理论分析相一致,且仿真计算结果与实验测量结果的变化规律一致,从而验证了磨削力模型的可行性。     

金属锯切圆锯片的降噪研究

本文基于声学振动理论实验分析技术，系统地研究了金属锯切过程减振降噪的有效途径，取得了令人注意的实际降噪效果，金属锯切降噪量达１２ｄＢ（Ａ）以上。     

钛合金超声振动辅助切削研究进展

超声振动辅助切削（UVAM）作为一种新颖而有效的加工技术,可有效提高工件的切削加工性能,被广泛应用于钛合金切削加工领域。主要综述了钛合金超声振动辅助切削技术的国内外研究进展,主要集中于降低钛合金切削的切削力、切削温度、刀具磨损和提高工件表面质量等方面,可以较好地提高钛合金的切削性能,进而阐述新技术结合应用研究的新进展。最后,展望了该研究领域未来的主要研究方向和发展前景。对工程应用可行性、微观组织演变规律和专用设备的开发等的研究,仍然是当下和未来的研究热点。     

大型冷锯机锯切噪声特性

采用非稳态噪声测试和时频细化分析方法进行大型冷锯锯切过程噪声特性研究。对锯切过程不同时段噪声进行测试及对噪声信号剔除背景声后做时频细化分析。分析得出：锯切噪声声压级高、辐射频率时变性强、声能量聚焦于锯切横向且高频突出。该研究结果对复杂机械（风机、压缩机等）运动状态下噪声场的测试、声场特性分析及其噪声治理具有重要理论指导和技术支撑。     

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。     

硬脆材料的旋转超声辅助加工

光学玻璃、功能晶体、工程陶瓷等硬脆材料具有高强度、耐高温、耐磨损等优良的物理和机械性能,目前已被广泛应用于航空航天、汽车、军工等领域.但由于这些材料具有较高的硬度和脆性,难以用传统的加工方法进行加工,从而在很大程度上制约了这些材料的进一步推广和应用.旋转超声辅助加工技术由于其特殊的加工性能,具有切削力小、低切削热等优点,适应于各种硬脆材料的加工,因此得到了广泛的应用和迅速的发展,在硬脆难加工材料的制造领域已经占据了重要的地位.本文回顾了旋转超声辅助加工技术的发展历程和特点,介绍了旋转超声辅助加工的机理及工艺设备的研究进展,并对旋转超声辅助加工技术和设备的发展趋势进行了展望.     

二维超声振动辅助化学机械磨削技术及单晶硅实验

为了提高材料去除率和加工通用性,本文提出了工具施加二维超声波振动辅助的化学机械磨削(CMG)复合加工方式,开发具有伸缩和弯曲两种模态的二维超声波振动子及实验装置.以单晶硅片为加工对象,进行单点切削加工轨迹特性分析,并比较不同加工模式以及加工参数对表面粗糙度和材料去除率的影响.实验结果表明,二维超声辅助下的单点切削轨迹存在更多延性加工趋势.在同样普通机床精度条件下,随着时间的增加,二维超声辅助CMG表面粗糙度明显改善,达到纳米级.较无超声情况下二维超声波辅助CMG复合加工材料去除率提高约1倍,可获得最优表面粗糙度5 nm,一维径向超声辅助加工结果次之.     

铝基碳化硅复合材料超声振动辅助划痕表面形貌研究

为了揭示SiCp/Al复合材料超声振动加工的去除机理,开展针对SiCp/Al复合材料的超声振动辅助划痕(UVAS)和普通划痕对比实验,从划痕形貌方面进行UVAS和普通划痕对比分析。结果表明,普通划痕凹槽处出现大颗粒的破碎,而UVAS凹槽表面则呈现较多的细小碎屑;超声划痕的材料去除率比普通划痕的大。超声振动的引入对改善加工表面形貌有明显作用,是SiCp/Al精密加工的有效方法。     

Study of milling force variation in ultrasonic vibration-assisted end milling

Ultrasonic vibration cutting has been proved to be an effective cutting technology for its excellent cutting performance and has been widely applied in turning and drilling process. However, this kind of technology is rarely tried in milling process. In cutting process, cutting force is an important process parameter, which affects surface finish and tool wear. This paper investigates the milling force variation in ultrasonic vibration-assisted end milling process through a series of slot-milling experiments. The main research contents include two parts, one is the effect of the externally excited vibration on milling force in milling process, and the other is the influence of milling and vibrating parameters matching on milling force value. Experimental results show that ultrasonic vibration can change traditional milling conditions, realize separate-type milling, obtain similar pulse-like profiles of cutting forces, reduce average cutting force value; and the peak value of the feed direction cutting force can also be greatly decreased by adopting reasonable vibration amplitude, an optimal combination of machining parameters is of great benefit to achieving small cutting force. According to the experimental findings, ultrasonic vibration-assisted milling is a prospective technology to achieve precision milling of small part.     

烧结NdFeB永磁材料力学性能及超声波加工的研究

对烧结NdFeB永磁材料力学性能进行了试验研究,并对其进行了超声波加工试验,试验结果表明了超声波加工的可行性.找寻了加工参数对加工效果的影响规律,建立起两者之间的关系.实验结果对实际生产具有一定的指导意义.     

Effects of electropulsing assisted ultrasonic impact treatment on welded components

Abstract

The effect of electropulsing assisted ultrasonic impact treatment (EUIT) on the mechanical properties and microstructure evolution of S50C steel welded components has been investigated. The present paper presents the application of a relatively new post-weld treatment method to eliminate the residual stress and improve the surface mechanical properties. The results show that EUIT exhibits better surface modification capability than does conventional ultrasonic impact treatment. After EUIT, plastic deformation layer with strengthened grains formed on the sample surface, and residual tensile stress was converted into residual compressive stress.     

微构件所受超声辐射力理论研究

为了将超声波俘获技术应用到微机电系统中,以达到对微构件进行无损、非接触遥操纵的目的,开展了微构件在超声波场中所受辐射力的理论研究．计算机仿真结果表明：微构件的材料与尺寸、介质的密度、超声波的声学参数等都对微构件所受辐射力产生影响,同时,利用超声驻波场技术实现对微构件的操纵是可行的．     

齿轮超声加工大振幅纵弯谐振变幅器的设计

为了使纵弯谐振变幅器的输出振幅满足齿轮超声加工的要求,设计了一个带有级联变幅杆的变幅器.利用Mindlin中厚板理论,根据变幅杆各段的力和位移耦合条件、变幅杆与齿轮的力和位移耦合条件、边界条件,推导出变幅器的频率方程和位移方程,实现了变幅器的设计,并求得变幅器的振幅分布曲线.通过理论求解、有限元软件ANSYS进行模态分析和谐响应分析、变幅器谐振特性试验分析变幅器的动力学特性,得出三者的结果一致,齿轮分度圆处的振幅为12μm,较常用的变幅器有了较大的提高,满足了齿轮超声加工的需求.     

单晶硅材料机械性能研究及进展

本文综述了硅材料的机械性能研究进展和相应的研究方法。利用高温拉伸、抗弯测试和显微压痕测试等研究手段 ,指出硅材料表面状况、位错和杂质是其机械性能的主要影响因素。表面损伤将降低硅单晶的拉伸屈服强度和抗弯强度 ;而位错的产生和滑移也可降低单晶的机械性能 ,但杂质对位错的钉扎将起到强化单晶机械性能的作用。     

基于超声振动的显微切割技术

为了满足生物组织显微分离的需求,将超声振动引入微切割领域,开发了一套基于超声振动的显微切割系统.在对超声振动微切割理论研究基础上,结合生物组织切割的具体特点,完成了系统总体方案的设计,并对关键技术开展研究,研制了面向生物显微切割技术的执行模块与控制模块,实现了系统的集成.同时,利用该显微切割系统对新生小鼠大脑组织进行超声振动显微切割实验,取得了较理想的切割效果,充分验证了超声振动显微切割技术对生物组织操作的可行性和有效性.