面向航空航天难加工材料磨削过程的模拟与智能控制

近年来，钛合金、高温合金、金属间化合物、高强度钢等难加工材料凭借优异性能广泛应用于航空航天领域关键构件。磨削作为难加工材料及关键构件精密制造的终加工方法，对制造质量与生产效率具有直接影响。然而，由于材料的难加工特性以及磨削过程的复杂性，导致磨削过程极易出现磨削力大、磨削温度高、砂轮磨损严重以及加工质量差等问题。本文针对航空航天难加工材料，以磨削加工过程模拟与智能控制技术为主线，总结了磨削过程力、温度、砂轮磨损及表面完整性等方面的研究进展和现存问题。最后，本文针对当前研究存在的主要问题，对未来磨削过程模拟与智能控制技术的发展趋势进行了展望。     

难加工材料的特性及其应用前景

高温合金、钛合金、不锈钢、超高强度钢以及高温结构陶瓷等难加工材料，主要用于航空、航天、舰船、核电、石油化工、汽车和坦克等工业，随着材料科学和先进制造技术的发展，难加工材料有更广阔的应用前景。本文介绍了难加工材料的内涵、性能及应用前景。     

磨床及刀具磨制切削技术发展动态简析

1引言 硬脆材料是指具有高硬度、高脆性的材料，通常为非导电体或半导体，如各种石材、玻璃、硅晶体、石英晶体、硬质合金、陶瓷等。随着科学技术和现代工业的发展，硬脆材料的应用领域日益扩展，硬脆材料加工技术也不断发展。在各种硬脆材料加工方法中，切割加工占有重要地位。例如，在建筑装饰板材和岩石材质精密零部件的加工中，锯切加工是机械加工的第一道工序，锯切加工成本占整个加工成本的50％以上。     

飞机用钛合金的加工

近年来，对汽车和飞机零件高强度化和轻量化的要求越来越高。因此，这些零件所使用材料中的钛、镍合金等也在不断增加。这种材料一般称为切削加工性差的“难切削材料”。加工此类材料的切削刀具也必须能够适应难切削材料特有的加工条件和加工方法。     

微磨料空气射流加工技术的发展

微磨料空气射流加工(MAJM)技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的技术，特别是对复杂的三维微细结构的加工。微磨料空气射流加工技术是基于传统的喷砂技术发展起来的，通过由空气喷射磨料微粒形成高速气流冲击工件表面而去除工件材料。与其它的加工技术相比，微磨料空气射流加工具有环境友好、易于控制、无热影响区、切口质量好等优点。本文介绍了此技术的基本加工原理、特点以及加工过程中的影响因素，论述了微磨料空气射流加工的材料冲蚀机理和切口特征。重点分析了一些主要的加工参数，例如空气压力、磨料材料、尺寸、供给率、喷嘴的形状和尺寸、喷射距离以及工件材料，对切削性能和切口特征的影响。并提出了微磨料空气射流加工技术中有待进一步深入开展的研究工作。     

加工镍基合金铣刀的特点

当遇到Hastelloy、waspaloy、lnconel和Kovar等难加工材料时，加工知识与经验就显得非常重要。目前，镍基合金的应用越来越多，主要用于制造航天、医疗、化工行业的一些重要零件。这些材料具有很高的强度、耐腐蚀性，并能经受极高的温度。在上述材料中加入了一些特殊元素，可获得优越的性能。但另一方面，也使这些材料变地特别难于铣削加工。     

高性能金属材料的控制凝固与控制成形

材料的制备加工是决定其使用性能的重要因素之一，也是材料科学与工程的重要组成部分。近20年来，以薄板坯连铸连轧（CSP工艺）、喷射沉积、激光成形、半固态加工、复合铸造、等温成形、无模成形等为代表，材料制备加工新技术新工艺的研究开发与应用受到国内外的广泛重视，得到快速发展。由于高新技术发展对材料的使用性能的要求越来越高，     

研磨和抛光材料去除机理（一）

抛光加工对于集成电路等高质量的产品加工是至关重要的，然而，材料去除基本机理还不十分清楚，表面完整性、亚表面层损伤、零件几何形状以及研磨和抛光加工的生产能力等输出参数受很多因素的影响。对于特定企业，有可能对研磨抛光加工工艺运用或控制得很好，但在加工前却几乎无法预测加工行为。因此，认识抛光和研磨加工的关键是建立和完善加工模型。本文综述了研磨和抛光的材料去除机理并明确了需进一步研究的关键领域。     

硬质合金刀具磨损寿命分布规律的适应性

本文从工件材料、刀具材料、刀具几何角度、加工机床及切削用量等方面对硬质合金刀具磨损寿命分布规律进行了适应性试验验证，结果表明，硬质含金刀具在不同加工条件下，其磨损寿命服从对数正态分布，并具有较好的适应性。     

难加工材料切削刀片的正确选用

目前，各种难加工材料如淬硬钢、超硬烧结金属、耐热超级合金、双金属材料等已日益广泛地应用于工业零件的制造。虽然用此类材料制造的零件可获得优异的使用性能，但同时也带来了一个难题：如何以合理的每件加工成本实现零件的最终成形加工。值得庆幸的是，如今刀具供应商已成功开发出了各种用于铣削、车削难加工材料的新型切削刀片，     

高强度耐磨稀土钢的研制

研制了一种高强度耐磨稀土钢,具有良好的机械性能,焊接性能和加工性能;克服了高锰钢脆性大、可焊性差、加工困难等缺点,避免产生剥落和裂纹缺陷。并用于制造炼铁高炉冲渣槽、焦碳料斗衬板,取得了良好的使用效果。     

钢铁工业的循环经济与自主创新

综述了中国钢铁工业的现状,指出我国重点大、中型钢铁企业的生产工艺技术已经达到了一个“临界”的状态,继续努力即可形成自主创新的钢铁冶金工艺。阐述了在过去的五十年里,钢铁工业从工艺技术走向工程科学的进程,这包括了从平衡态的钢液还原和精炼到不平衡态的凝固和轧制方面的发展。钢铁工业在二十一世纪要生存、发展,就需成为循环经济的示范产业。在循环经济思想指导下开发新工艺、新技术、新型钢铁产品以及新型的冶金装备的设计能力和集成制造能力,把中国由一个钢铁大国建成钢铁强国。     

新常态下的钢材深加工

简要论述了新常态下钢材深加工产业面临的机遇及挑战,指出协同设计对深加工产业的创新发展、服务转型十分重要;深加工产业必须接受当前制造业发展的新理念,在"中国制造2025"的指引下把积极实现信息化作为当前的阶段目标,实现智能化作为发展的长远目标。     

抗氧化钢铸件的熔模铸造工艺

阐述熔模铸造抗氧化钢铸件的工艺特性，通过对型壳的焙烧温度、保温温度、保温时间、浇注温度和钢水浇注温度等工艺参数的生产过程控制，提出浇壳比理论，克服薄壁件和壁厚悬殊件的开裂、缩孔、疏松等铸造缺陷，从而增加铸件的热强性能，提高抗高温氧化腐蚀性能，延长抗氧化钢铸件在高温工作状态下的使用寿命。     

HRB500高强度钢筋剥肋倒角装置设计与研究

针对传统加工方式会损伤大直径HRB500高强度钢筋强度性能等问题,考虑加工要求及形状特点,设计能够完成铣端面、剥肋、倒角的剥肋倒角机整体结构和加工工艺。根据高强钢筋材料的性能,选定刀具具体参数,确定复合刀具的加工工艺参数。设计钢筋轴向定位夹紧装置,并对夹紧力进行计算。采用以伺服电机作为动力源的传动系统,进行传动系统的主要参数计算和电机的计算与选型。利用ANSYS软件进行切削过程的有限元分析,获得了切削过程中刀具的应力变化曲线及其应力变化云图。实验结果表明：所设计钢筋剥肋倒角机可应用于高强度钢筋加工领域,并且切削效果良好,能够很好地适用于各个工序。     

大口径薄壁不锈钢管道精密焊接坡口加工整体解决方案

针对大型薄壁不锈钢管道的加工难点,提出了整体解决方案,通过内撑工装解决大型薄壁不锈钢管道的椭圆问题,并实现管子自适应装夹。通过数控专家系统实现不同坡口形式的自动进刀,完成不同形式的坡口数控精密加工,提高坡口效率和坡口质量。对于大型薄壁不锈钢管道的坡口加工是一种创新的高效高质量坡口加工方式。     

YZM系列圆柱面桥梁支座消失模铸造技术

YZM系列圆柱面支座是一种新型铁路桥梁钢支座,采用消失模铸造生产铁路桥梁钢支座有许多优点。提出了消失模工艺生产桥梁钢支座的生产工艺技术要点,及保证生产合格碳钢铸件的生产工艺条件与方法。选用共聚物模样材料,阶梯式浇注系统,顶部设置明冒口等措施,生产出合格铸件,可使综合生产成本降低5%～20%。     

提高铁道车辆车钩耐磨性能试验研究

采用调质、表面堆焊、表面等离子熔敷三种处理方法对C级钢进行强化处理，在MXP1000摩擦试验机上进行摩擦磨损试验，并用扫描电镜分析试样的微观组织和摩擦表面形貌，研究各种处理方法对C级钢组织特征和耐磨性能的影响。结果表明离子熔敷技术是一种有效的提高车钩耐磨性能的工艺方法，熔敷耐磨复合材料的耐磨性是调质GCr15钢的3．2倍。     

接触网部件材料在模拟典型大气环境介质中的腐蚀——热浸镀锌材料的腐蚀(I)

采用腐蚀失重法与显微镜技术,研究了电气化铁路接触网热浸镀锌部件材料在模拟典型大气环境(海洋环境、工业环境、城市环境)介质中的腐蚀及其形貌。结果表明,热浸镀锌材料在模拟城市大气环境介质中的腐蚀最为严重,工业环境次之,海洋环境腐蚀最轻。二次加工与成型会引起镀锌层局部破损致使基材局部暴露与镀锌层形成电偶对,会加重热浸镀锌部件的腐蚀,且破损面积越大腐蚀越严重。同样,热浸镀锌部件与不锈钢紧固件耦接会形成电偶腐蚀,也会加重热浸镀锌部件的腐蚀。建议针对电气化铁路各段不同的大气环境,选择不同的接触网零部件材料、或者采用相应的防腐措施。在接触网构件加工和装配过程中,建议改进加工工艺程序,避免热浸镀锌部件的二次加工或者成型;建议采用绝缘措施,以达到热浸镀锌部件与不锈钢紧固件之间的绝缘耦接,避免电偶腐蚀发生。     

双丝气保自动焊接设备改造及工艺

随着钢结构市场竞争的日趋激烈,如何增效降成本、提高市场竞争力成为行业各参与方重视的问题。焊接作为钢结构加工和安装过程中最主要的工艺,通过引入高效双丝气保焊接方法可有效提高焊接效率、降低焊接变形、降低加工成本。根据加工厂实际生产,自主改进研发了一套双丝气保自动焊接焊,并运用于实际工程,取得了良好的经济效益。