CVD金刚石厚膜刀具刃口半径研磨的实验研究

CVD金刚石膜具有与单晶金刚石相近的力学性能,是一种理想的高精度刀具材料.研磨是制作CVD金刚石厚膜高精度刀具的关键环节之一.本文针对与刀具刃口半径紧密相关的研磨工艺进行了一些研究工作.实验结果表明:研磨盘端面跳动控制在10 μm以内,动态不平衡度控制在0.3 g.mm/kg以内,选择1 μm以下的研磨粉粒度,研磨速度控制在20～30 m/s范围,金刚石厚膜刀具刃口半径可达80 nm,圆弧轮廓精度可以控制在0.5 μm左右;车削加工LY12外圆和端面,表面粗糙度可达Ra 0.02 μm,达到镜面效果,可以替代同等精度的单晶金刚石刀具.     

水冷离心铸管机改造及效果

根据实际生产中存在的问题,对DN700-1000 mm水冷离心铸管机的托轮、拔管机、接管装置、机身行走液压系统进行了技术改造.改造后托轮平均使用寿命达到60天,拔管率提高为99％,接管生产节拍由85 s降到10 s以内,机身上行速度由180 mm/s增加到370 mm/s,同时产量提高了1/3,铸管壁厚均匀性、管重误差...     

2250mm薄壁封头外环约束无模旋压的壁厚精度

针对薄壁封头在传统中心约束旋压过程中出现的壁厚不均匀性问题,构建了2250mm大型薄壁封头外环约束无模旋压的1∶1三维有限元模型。研究了进给率和旋轮圆角半径对旋压件的壁厚精度影响规律。研究表明,在第一道次剪切旋压中,小的进给率和圆角半径对目标构件的壁厚精度有利,在后续扩径旋压中,进给率和圆角半径越大,壁厚均匀性越好。同时,采用通过模拟仿真得到的最优工艺参数,在外环约束无模旋压平台上成功旋制出了2250mm大型薄壁封头构件。采用超声波测厚仪测量成形件沿母线方向的壁厚,其壁厚波动规律与仿真结果基本一致,且壁厚均匀性良好。     

小靶大基片镀膜的膜厚均匀性分析

目的通过改变传统基片与靶材的相对运动方式,来实现小靶材在大面积基片上的均匀镀膜。方法采用基片绕中心轴做匀速旋转运动,靶材沿着基片半径做直线间歇运动,并建立了相应的理论模型,通过数值分析软件MATLAB对膜厚进行分析拟合,研究靶基距、偏心距、靶材运动方式对膜层均匀度的影响。结果在靶基距H=30 mm时,膜厚均匀性主要受到两个重要参数的影响:靶材在各径向运动等距点的停顿时间T和移动步长d。与靶材在各径向运动等距点的停顿时间T=C(C为常数)的情况相比,当靶材的停顿时间T与其在基片上的覆盖面积A成正比增加时,膜厚的均匀性得到极大的改善。同时,膜厚的均匀性很大程度上取决于靶材的移动步长,膜层之间的差异性随着移动步长的减小而减小,结果显示当移动步长d=5mm时的膜厚均匀性最佳。改善基片中心附近的膜厚分布可以通过增加靶基距来实现,结果显示在偏心距e=0 mm、靶基距H≥70 mm时,膜厚相对偏差δ均小于0.1。结论该方法改变了传统靶材固定不动的方式,在薄膜沉积过程中,通过调节靶材的移动步长和停顿时间,能有效减小膜层之间的差异,从而获得均匀度较高的薄膜,对实际生产具有指导意义。     

基于正交试验和BP神经网络的板材多点渐进成形工艺优化

针对金属板材渐进成形过程中易出现壁厚不均的问题,在多点渐进成形工艺的基础上,选定合理的工艺参数,建立有限元模型,设计正交试验方案,利用ANSYS/LS-DYNA对方锥台制件渐进成形过程进行数值模拟,并对正交试验结果进行极差分析、方差分析和BP神经网络优化。结果表明:在板材多点渐进成形中,进给量对目标制件成形区壁厚均匀性影响最大,其次是工具头半径,进给速度影响不明显;BP神经网络模型的预测结果与正交试验结果相比误差小于5%;1060铝合金板材在多点渐进成形过程中,当工具头半径为6 mm、进给量为0.25 mm、进给速度为30 mm·s-1时,可获得壁厚较均匀的目标制件。     

离子辅助蒸发沉积镀铝膜的结构及耐腐蚀性

利用离子辅助热蒸发在45钢基材上制备纯铝防护膜,并对其进行喷丸+化学转化后处理。采用中性盐雾机、电化学工作站、扫描电镜、能谱仪对基体及镀铝试样的结构和性能进行研究。结果表明:45钢上铝膜厚度约12μm,膜层晶粒均匀,大小为1~2μm,膜层基体界面紧密,结合良好,膜基之间存在3μm厚的扩散层,扩散层的存在能显著提高基体的耐腐蚀性能。镀铝试样自腐蚀电流比基体低两个数量级,达到1.46×10-6A·cm-2,经盐雾试验1800 h,铝膜部分剥落,没有出现红锈。经过后处理(喷丸+化学转化)镀铝试样,膜层表层致密度提高,并生成一层耐腐蚀转化膜,耐蚀性能得到进一步提高,自腐蚀电流比基体低3个数量级达,达到2.3×10-7A·cm-2,经盐雾试验1800 h后,膜层较完整,没有出现腐蚀严重部位。     

DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量分析

为了研究工艺参数对高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量的影响规律,以旋压件的壁厚分布、直线度以及圆度均值作为评价指标,基于有限元分析软件ABAQUS对DP600高强钢板单道次拉深旋压成形过程进行数值模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:在高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形过程中,随着旋轮进给比f、旋轮圆角半径rρ以及旋轮与芯模间相对间隙值δ的增大,其壁厚分布的均匀性逐渐变好,直线度逐渐增加;圆度均值呈先减小后增加的趋势,并且均存在一最小值;当f=0.5 mm·r-1、rρ=10 mm及δ=-5%时,DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形时的质量最优。     

AA5754铝合金板材渐进成形壁厚均匀性研究

为改善板材渐进成形制件的壁厚均匀性,采用ABAQUS/Explicit有限元仿真软件对AA5754铝合金板材渐进成形工艺进行数值模拟,建立了适用于渐进成形的有限元模型,并进行了渐进成形实验,通过模拟结果与实验结果对比,验证了模型的准确性。同时,分析了夹具开口尺寸、成形速度和背压压力3种工艺参数对渐进成形制件侧壁壁厚均匀性的影响。结果表明:夹具开口尺寸和成形速度对渐进成形制件壁厚均匀性影响较大,且夹具开口尺寸越小、成形速度越大,壁厚均匀性越好;另外,背压的存在也有利于改善壁厚均匀性,但是当背压大于一定值时,会产生较为严重的鼓包缺陷。     

微弧氧化小阴极放电及膜层均匀性

针对微弧氧化工艺中小功率电源大面积处理或局部腔体处理问题,研究小阴极微弧氧化工艺方法。采用550V恒压模式,阳极为Φ70mm×0.5mm的纯铝样件,阴极为Φ15mm不锈钢棒,浸没到硅酸钠基的电解液内的长度可变,探讨放电伏安特性和膜层厚度、表面形貌以及电化学行为的均匀性。结果表明:小阴极可以实现微弧氧化,但小阴极增加了阴极-阳极间放电的等效阻抗,会造成微弧放电较弱、成膜速率较低,微弧氧化样品的径向膜层厚度和耐蚀性呈现不均匀性,靠近样品边缘膜层较厚,中心区域膜层较薄;增加阴极尺寸,膜厚均匀性从74%(阴极深入20mm)提高到78%(阴极深入40mm),同时膜层的耐腐蚀区域加大。结果对于小功率电源大面积微弧氧化和腔体内部微弧氧化具有重要的指导意义。     

异形工件盲孔微弧氧化不均匀研究

对异型工件盲孔微弧氧化不均匀性进行了研究。结果表明,盲孔内壁膜厚分布很不均匀,由孔口到孔底膜厚逐渐减小,且最大膜厚与最小膜厚相差可达10μm,膜厚降低了85.6%。膜层的不均匀性是由于盲孔内部电场的屏蔽和溶液交换较差协同作用引起的。盲管试件内壁相结构基本相同,只是衍射峰的强弱有所差别,而表面形貌却表现出了很大程度的不均匀现象。为了提高微弧氧化的均匀性,分别采用了在盲孔内部通入循环电解液、引入辅助电极以及两者同时引入的方法进行微弧氧化处理。结果表明在盲孔内部引入辅助电极同时通入循环电解液使得试件内壁膜厚不均匀程度显著减小,与原始处理相比不均匀性减小67%,电流测试也有着同样的变化趋势。     

本底真空度和残余气体对激光薄膜光学性能影响的研究

目的提高真空镀膜机镀膜时薄膜的抗激光能力,研究镀膜机箱体内本底真空度和残余气体对激光薄膜光学性能的影响程度。方法借用一台较高配置的真空镀膜机,为了方便定性和定量的研究,可预先有针对性地设定不同的本底真空度,同时配合不同的残余气体等各种情况,来制备激光薄膜。通过对各种激光薄膜的检测,分别研究不同的设定条件对制备激光薄膜的具体影响。结果油汽在分压强1.6×10-3Pa时对激光薄膜的抗激光损伤阀值最高;水汽的分压强越大,对激光薄膜的抗激光损伤阀值最小;当氧汽分压达到1.5×10-2Pa时,抗激光损伤阀值开始急剧变小;在压强小于2.0×10-4Pa的范围内,薄膜的抗激光损伤阀值随本底真空度的增大而增大;压强大于5.0×10-5Pa时,薄膜的抗激光损伤阀值逐渐减小。结论提高真空设备的本底真空度,降低真空系统中残余气体的数量、成分及含量,尤其是H2O和O2是提高激光薄膜光学性能关键。     

磁控溅射ZrN薄膜厚度对其色度的影响

采用中频非平衡磁控溅射技术在镜面不锈钢板上制备了ZrN薄膜,通过改变镀膜时间控制ZrN薄膜的厚度。用色差仪测定了不同厚度ZrN薄膜的L*,a*和b*值,绘制出不同厚度ZrN薄膜的L*,a*和b*值的变化曲线图,得出膜层厚度对薄膜色度的影响规律:膜层厚度低于63.7nm时,随着膜层厚度的增加,L*和a*值无变化,b*值呈线性递增,且颜色逐渐趋于金黄色;膜层厚度高于63.7nm时,随着膜层厚度的增加,薄膜颜色坐标未有明显变化,颜色为稳定的金黄色。     

Effect of Alloying Elements on the Quality of Hard Anodic Oxidation Film in Aluminum Alloy 6061

the effect of different Mg/Si and Mn content on uniformity and consistence of anodic films of 6061 aluminum alloy was investigated by using hardness test,coating thickness test, optical microscopy (OM),scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results show that when Mg/Si is in the vicinity of 1.73 and Mn content is 0.14%, the uniformity of the anodic film is the best while the consistence of the anodic film is the best when Mg/Si is 1.88 and Mn content is 0.14%. Superfluous silicon and magnesium have a bad function on the uniformity of anodic films of 6061 aluminum alloy because of secondary phases but magnesium in the base material can be beneficial for the consistence of the anodic film due to formation of a protective, impermeable layer of MgO below the anodic film while plentiful excess silicon result in single Si and w(Cu4Mg5Si4Alx) to gather in the grain boundary, which makes rarefactions and discontinuity present. The uniformity and consistence of anodic films are improved by Mn content rising, which is caused by the decrease of needle-like Fe-rich and Mg2Si phases and the increase of bone-like Fe-rich phases.     

强电流直流伸展电弧等离子体CVD金刚石沉积均匀性研究

采用特殊的等离子体技术成功研制出适合于金刚石涂层工具工业化生产的中试设备-强电流直流伸展电弧等离子体CVD-500型中试设备。单腔体沉积的沉积工件数量在100支以上;对该设备的沉积均匀性进行了系统的研究,位于等离子体扩散区同一柱面不同位置沉积的金刚石形貌及质量均匀、一致,涂层厚度的不均匀度在±3．5％的范围内;同一沉积试件不同位置处的金刚石形貌及质量稍有差别,但均在许可范围之内,涂层厚度的不均匀度在±2％的范围内;等离子体的扩散区的径向6 cm～8cm,轴向距阳极7 cm-19cm的范围为该设备的有效沉积区域。     

精密机床负压吸附导轨的研究

介绍了负压吸附导轨的工作原理,针对精密机床开式静压方式工作过程中存在的漂移和运动不稳定问题,提出采用负压发生器与小孔节流流量控制器相结合的新型负压吸附静压支承技术,建立了负压吸附导轨计算模型,并对气膜刚度进行了分析计算,保证了精密机床开式静压导轨所需的气膜厚度和刚度。并将该技术应用到机床导轨中,应用表明:提高了机床运动稳定性及工件的加工精度。     

提高铝药筒阴极电泳涂漆良品率

目的通过优化铝药筒预处理及阴极电泳涂漆工艺参数,设计专用挂具等,提高涂漆制品良品率。方法分析铝药筒不良品漆膜疵病,依据阴极电涂漆的基本原理,明确电泳漆相关工艺参数对铝药筒电泳涂漆及漆膜性能的影响,调整施工槽液温度为29~31℃,施工电压为170~175 V,槽液固体份为13%~15%,槽液电导率为900~1300μs/cm,阳极液电导率为500~700μs/cm,漆膜烘干温度为175℃,烘干时间为29~30 min。对铝药筒的预处理工艺进行分析,明确铝药筒预处理基体发黑、漆膜结合性不良的影响因素。结果经过试验,降低除油液中碱的含量10~15 g/L,降低热水洗的温度10℃左右,可以确保油污去除彻底且基体金属不过腐蚀、不发黑。同时,根据铝药筒的材质及结构特点,对其设计专用挂具,确保涂漆导电一致性。调整电泳漆相关工艺参数后,漆膜厚度一致性得到控制,解决了药筒色差明显、漆膜结合性差等问题,产品外观质量明显提高,装配漆膜无脱落现象。结论通过优化预处理及电泳涂漆工艺参数,加强过程监控,采用改进后的挂具等手段,大幅度提高了铝药筒阴极电泳涂漆的良品率。     

太阳能高反射薄膜制备技术对薄膜性能的影响

采用磁过滤阴极真空弧沉积(FCVAD)与磁控溅射(MS)两种技术在玻璃上制备厚度分别为75 nm和165 nm的Glass/Al高反射薄膜,利用Lambda 950分光光度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜、附着力测试仪、摩擦试验机和加速老化试验箱分别表征薄膜的反射率、表面形貌、粗糙度、附着力、耐摩擦和耐老化性能,通过薄膜性能评估分析两种技术制备高反射膜性能的差异。结果表明:在双方优化工艺下,FCVAD制备的薄膜表面形貌和附着力优于MS薄膜;FCVAD制备的75 nm和165 nm薄膜反射率比同厚度MS薄膜高出3.3%~4.2%;75 nm厚的薄膜方均根粗糙度明显小于同厚度的MS薄膜;FCVAD制备的75 nm薄膜老化后反射率仅下降1.2%,而MS同厚度薄膜反射率下降了3.3%~4%。说明FCVAD在制备高反射膜方面比磁控溅射更有优势。     

几何修形对盾构机主驱动轴承润滑性能的影响分析

以某6 m盾构机实际工况及其主驱动轴承为研究对象,建立主驱动轴承载荷分布模型及等温弹流润滑模型,得到了各工况下的负载受力,分析了几何修形对盾构机主轴承弹流润滑的影响。结果表明：从弹流润滑角度判断,滚子母线凸度及端部圆角半径均存在优化区间,从而使最大滚子负载处的油膜压力显著减小,减小边缘效应;几何修形后的滚子明显比直母线滚子的润滑性能要好,且修形后的滚子在工况变化时,存在自适应性,但极限工况下仍存在油膜压力过大和油膜厚度偏低的情况。因此当极限工况时间占比较大时,应适当增加滚子凸度。综上可知,合理选取几何修形滚子参数可显著提高盾构机主驱动轴承润滑性能。     

纳米BN对1060铝微孤氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米氮化硼(BN)浓度对铝微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L不同浓度的纳米BN,制备纳米BN复合微弧氧化层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分别表征纳米BN复合微弧氧化层的微观组织、元素分布及物相组成。采用涂层测厚仪、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段,研究纳米BN对1060纯铝微弧氧化膜层的厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦学性能的影响。结果在微弧氧化BN复合膜的表层有弥散分布的BN颗粒,当电解液中添加3 g/L的纳米BN时,制备的微弧氧化层的性能最好,其表面的孔洞数量最少且孔径最小,膜层表面更加致密,其厚度可达到(93.8±1.9)μm,硬度达到(942±51)HV,粗糙度Ra降低为(3.66±0.14)μm,摩擦系数降低为0.55,磨损体积比未添加BN的膜层减少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂纹较少。结论硅酸盐电解液中加入纳米BN能够改善1060纯铝微弧氧化膜层的综合性能。