氧化铝陶瓷的精密抛光性能研究

为考察氧化铝陶瓷的精密抛光性能,将氧化铝陶瓷试片置于陶瓷工作环与研磨盘间进行研磨试验。用120目砂纸初磨试样,使试片原始表面粗糙度为1.49μm;使用碳化硅研磨液抛光,抛光过程中改变研磨液的浓度、粒径、载质量、转速及时间,并观察不同参数下氧化铝陶瓷试片的抛光效果。试验结果表明:采用粒径2μm的碳化硅磨粒,在轴向载质量为9 kg、磨盘转速为90 r/min、研磨液浓度为35%的工艺条件下连续研磨50 min,可使氧化铝陶瓷的表面粗糙度从初始的1.49μm迅速下降至0.22μm,表面质量改善率达到85%。在SEM电子显微镜及3D表面轮廓仪下观察,其试片表面由原先凹凸不平的粗糙表面变成平坦如镜的光滑表面,验证了氧化铝陶瓷材料良好的精密抛光加工性能。     

材料表面激光抛光技术研究进展∗

抛光技术是现代制造产业的关键技术之一,现代制造工艺的发展对材料抛光精度的要求已经达到了微纳级。 与传统抛光技术相比,激光抛光技术更容易满足工业要求,并且适用于金属、陶瓷、玻璃等多种材料,在抛光加工领域受到了国内外学者的广泛关注。 综述了近年来不同材料激光抛光技术的研究进展;针对激光抛光过程中产生的热应力,分析了工艺参数以及温度变化对激光抛光效果的影响,探讨了新型的激光抛光技术,梳理了将激光抛光与其他抛光技术进行有效复合的方法与观点。 按照不同的材料,归纳了激光抛光技术的作用机理,并阐述了激光抛光技术的优缺点,最后对激光抛光技术的未来发展进行展望。 对于目前激光抛光研究中尚未解决的问题以及未来不同材料的激光抛光技术的研究方向具有指导意义。     

自动式圆形弯管内表面精密抛光装置设计

为了解决弯管内表面精密抛光困难的问题,设计了一种弯管内表面自动抛光装置。该抛光装置总体结构由抛光头、绕线机构、传动机构、夹紧机构以及连接机构等部分组成。整个装置与圆截面弯管零件连成一容腔,可向零件内腔充入用于对零件内表面进行抛光加工的抛光液,控制器控制步进电机带动两端的绕线装置工作,从而实现对弯管内表面的精密抛光加工。利用软件Fluent进行流体仿真,仿真结果表明:流体出口的流速很高,使旋转喷射抛光作用发挥得较好,能够很好地对圆形截面弯管内表面进行抛光加工。     

天线反射面表面富树脂层的精密抛光参数对表面粗糙度的影响规律

针对新一代全碳纤维复合材料天线对反射面表面富树脂层的高质量加工需求,开展富树脂层抛光工艺试验,研究抛光时间、磨粒粒径、磨粒质量分数、加载压力以及抛光转速对富树脂层表面粗糙度的影响规律。结果表明：在当前试验条件下,表面粗糙度随抛光时间的延长先减小后趋于稳定,随着磨粒粒径或加载压力的增大而增大,随磨粒质量分数的升高或抛光转速的增大先减小后增大。在此基础上形成优化工艺参数组合是磨粒粒径为25 nm,磨粒质量分数为20%,加载压力为14.1 kPa,抛光转速为50 r/min,抛光时间为1.0 h,抛光液流量为10 mL/min,用该参数组合加工可获得表面粗糙度S_a为4.73 nm的高质量富树脂层抛光表面。     

钛合金抛光表面粗糙度与表面形貌研究

为了优化钛合金抛光工艺参数,采用中心复合响应曲面法,建立了抛光表面粗糙度的预测模型;采用方差分析方法,检验了预测模型以及各抛光参数的显著性,分析了各抛光参数对表面粗糙度及表面形貌的影响规律。结果表明:该预测模型可对抛光表面粗糙度进行有效的预测;页轮粒度、页轮线速度和进给速度对表面粗糙度影响极显著;表面粗糙度随页轮粒度、页轮线速度和进给速度的增大而减小;表面形貌整体均匀,存在一定的隆起和沟壑。     

磁流变抛光技术的工艺试验

本文研究了利用自行配制的水基磁流变抛光液和抛光样机,进行了以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标的工艺实验,试验中所用工件为直径12mm的BK7玻璃零件,其初始表面粗糙度的均方根值为RMS1．41nm,经抛光后得到理想的表面粗糙度的均方根值为RMS0．61nm的玻璃工件,结果表明：随着磁流变抛光磁场强度的增加,抛光去除效率逐渐提高,但表面粗糙度的值随之降低;抛光盘转速的提高能促进抛光效率的提高,降低表面粗糙度值;抛光盘与工件间的间隙的减小有利于提高抛光效率但同时使表面粗糙度变差。     

磁性复合流体对砷化镓晶片的超精密表面抛光

研究了磁性复合流体（MCF）浆料对砷化镓（GaAs）晶片表面纳米精密抛光的影响。通过混合CS羰基铁颗粒（CIPs）、Al₂O₃磨料颗粒、α-纤维素和磁性流体制备MCF浆料。首先,通过设计用于产生旋转磁场的MCF单元,建立了抛光装置。然后,对GaAs晶片表面进行了点抛光实验,以阐明MCF成分对不同抛光位置的表面粗糙度R_a和材料去除（MR）的影响。最后,使用含有不同直径颗粒的水基MCF浆料进行了扫描抛光实验。结果表明,在点抛光的情况下,水基和油基MCF处理后的初始表面粗糙度从954.07 nm分别降至1.02和20.06 nm。此外,MR的深度随着抛光时间的增加而线性增加。使用水基MCF的MR深度是使用油基MCF抛光的2.5倍。同时,抛光区的横截面轮廓显示出W型,这表明点抛光工件表面的MR不均匀。通过扫描抛光,抛光区的横截面轮廓显示出U型,这表明在给定的实验条件下,无论使用何种MCF,MR都是均匀的。使用含有直径为0.3 μm的磨粒的MCF能够获得R_a为0.82 nm的最光滑工作表面,同时MR速率为13.5 μm/h。     

磨料射流表面抛光研究综述

作为精密超精密光学制造工艺过程中的一个重要环节,各种新型表面抛光方法与工艺始终吸引着科研人员不断深入研究与探索。磨料射流抛光方法为小型复杂零件的表面抛光提供了一个新思路,成为精密超精密光学加工技术的重要组成部分。对磨料射流表面抛光过程中衍生的磨料水射流抛光、磁射流抛光、负压吸流抛光、磨料气射流抛光、冰粒水射流抛光、纳米胶体射流抛光的抛光原理、方法及特点进行了综述,分析了各射流表面抛光技术材料去除的最新发展;从加工原理、磨料选择、抛光精度、数学模型等方面对上述新型射流抛光技术进行深入分析与比较,其中磁射流抛光、纳米胶体射流抛光、磨料水射流抛光的抛光精度较高,可以实现表面粗糙度纳米级的超精密抛光,而磨料气射流抛光、冰粒射流抛光从加工成本上来讲则相对较低。最后,对磨料射流表面抛光在去除函数优化、精度效率的提高、应用范围扩展、在线检测、商业化应用等方面的发展趋势进行了预测。     

砂带抛光工艺对试样表面完整性的影响

磨削加工作为试样制备的最后一道工艺,对试样的表面质量影响很大.砂带抛光工艺相对于传统砂轮磨削来说,有效率高,质量好等优点,适于试样加工.通过一系列的正交实验和单因素实验,针对A-100材料,探索了抛光速度,进给速度,抛光深度和砂带粒度对试样表面完整性的影响.实验结果表明通过优化上述参数,减少试样表面残余应力,降低表面粗...     

40CrNiMoA钢扫描电子束表面抛光改性的研究

为改善40CrNiMoA合金钢的表面性能,对其表面进行扫描电子束抛光改性处理.研究了电子束工艺参数对40CrNiMoA钢表面性能的影响.结果 表明:扫描电子束处理后,总体形貌由熔融区、热影响区和基体组成,且显微硬度随着距表面距离的增加,呈先增加后降低的趋势.熔融区的微观组织主要由晶粒粗大的马氏体组成;热影响区的微观组织...     

可控柔性表面抛光研究综述

随着光电通讯、生物医疗、航空航天等技术的飞速发展,高性能、高精度、高集成的零件及模具不断涌现,其不仅结构复杂,加工精度和表面质量要求高,而且大部分都属于硬、脆难加工材料,传统的抛光方法难以胜任。基于可控柔性理念的抛光技术,为上述零件的高效率和高精度抛光提供了一种新思路,逐渐成为超精密抛光的重要发展方向。首先,介绍了可控柔性抛光技术的基本概念,并就柔性执行装置、柔性"研抛模"、柔性控制系统三种可控柔性抛光方法的柔性可控原理、结构特点以及国内外研究现状等分别进行了综述;其次,对以上可控柔性抛光方法的加工原理、材料去除、抛光精度等进行了深入分析与比较,进一步阐述各类方法的优缺点;最后,对可控柔性抛光方法基本理论的系统研究、抛光精度和效率的提高、抛光工艺的复合化和智能化以及智能材料应用等方面的发展趋势进行了展望。     

Ce-Mn合金低温抛光CVD金刚石厚膜

研究开发了一种低温、快速抛光化学气相沉积（CVD）金刚石厚膜的新技术，该技术是利用金刚石（C）和溶碳活性很高的稀土金属铈（Ce）和过渡金属锰（Mn）所熔炼出的Ce-Mn合金之间的热化学反应，在一定的工艺条件下对金刚石厚膜进行有效的抛光。详细讨论了合金组成对抛光速率和表面粗糙度（Ra）的影响，并且用扫描电镜和拉曼光谱对抛光后的膜表面进行了表征。结果表明：Mn含量较低的合金从抛光率上和抛光效果上考虑都更有利于获得良好抛光的金刚石厚膜，Ce-3％Mn原子比组成的合金，在660℃、抛光2h的实验条件下，使膜的粗糙度由10．8490μm降低到3．6826μm，抛光速率达到37．5lμm/h。适量Mn的加入在降低抛光温度的同时仍然可以保证良好的抛光效果，优化了热化学抛光的工艺，而且该抛光技术不会破坏金刚石厚膜质量。     

陶瓷球高效超光滑磁流变柔性抛光新工艺研究

目的为实现陶瓷球表面的高效超光滑抛光,提出一种集群磁流变抛光陶瓷球的新工艺。方法在传统V型槽抛光陶瓷球的基础上增加集群磁极和上盘旋转动力,配制适当的磁流变抛光液,通过在上下抛光盘的集群磁极,形成磁流变抛光垫包覆陶瓷球,进行研磨抛光加工。然后,基于陶瓷球工件几何运动学和动力学分析得到球体各运动参数的影响关系,利用机械系统分析软件ADAMS对成球过程进行动态仿真,可以看出该抛光方法能够主动控制球体的运动,实现球面抛光轨迹的快速均匀全包络。最后,根据仿真结果,通过调整上下抛光盘的转速比、偏心距和加工间隙等参数,控制陶瓷球的自转角,实现球面的快速高效超光滑抛光。结果用自行设计的陶瓷球集群磁流变抛光实验装置,对氮化硅陶瓷球进行抛光2.5 h,表面粗糙度Ra从60 nm左右下降到10 nm左右,球形误差为0.13μm,达到了陶瓷球轴承氮化硅球的国家标准(G5水平)。结论集群磁流变抛光方式可以实现球面抛光轨迹的快速均匀全包络,实现陶瓷球表面的高效超光滑抛光,值得进一步深入探讨研究。     

单晶碳化硅的电磁场励磁大抛光模磁流变抛光

目的 研发一种高精高效单晶碳化硅表面抛光技术。方法 采用电磁场励磁的大抛光模磁流变抛光方法加工单晶碳化硅,利用自制的电磁铁励磁装置与磁流变抛光装置,进行单因素实验,研究电流强度、工作间隙和抛光时间等工艺参数对单晶碳化硅磁流变抛光加工性能的影响,并检测加工面粗糙度及其变化率来分析抛光效果。结果 在工作间隙1.4 mm、电流强度12 A的工艺参数下,加工面粗糙度值随着加工时间的增加而降低,抛光60 min后,加工面粗糙度值Ra达到0.9 nm,变化率达到98.3%。加工面粗糙度值随通电电流的增大而减小,随着工作间隙的增大而增大。在工作间隙为1.0 mm、通电电流为16 A、加工时间为40 min的优化参数下抛光单晶碳化硅,可获得表面粗糙度Ra为0.6 nm的超光滑表面。结论 应用电磁场励磁的大抛光模盘式磁流变抛光方法加工单晶碳化硅材料,能够获得亚纳米级表面粗糙度。     

复杂型面数控抛光系统的研究与开发设计

为缩短复杂型面数控抛光的周期,提高加工效率和降低编程难度,设计出了一款面向复杂型面的自动抛光数控编程系统。重点以自动抛光数控编程系统为开发目标,分析系统需求,设计系统整体框架和操作流程;利用Solidworks二次开发技术,以动态链接库文件形式进行开发,完成文件管理、轨迹生成、数据提取与规划、后置处理和加工仿真功能模块设计,各功能模块相互独立;详细分析了抛光轨迹数据提取过程与算法设计,并进行了刀路优化。最后将手机壳作为抛光工件,对系统功能进行仿真测试,验证了抛光系统的可行性与实用性。     

304钢等离子体电解抛光工艺与其表面结构性能研究

目的 减小304钢的表面粗糙度,以满足工程应用中对高质量表面的需求。方法 提出采用等离子体电解抛光(Plasma Electrolytic Polishing,PEP)技术实现304钢表面精整改性,结合高速摄影技术,研究等离子体电解抛光放电过程。通过对比304钢在不同电解液中形成钝化膜的电化学特性,探究不同工艺参数对抛光效果的影响,进一步设计正交试验研究不同因素间的交互作用及最佳工艺方案,阐释抛光前后表面微观形貌与浸润性、耐腐蚀性能及硬度的关系。结果 通过对比分析不同电解液体系中304钢表面钝化膜的电化学特性表明,304钢在(NH4)2SO4溶液中的腐蚀电位最低,钝化膜更容易被击穿,因此选用(NH4)2SO4作为电解液。正交试验和极差分析结果表明,304钢在抛光电压370 V、电解液温度80 ℃、电解质质量分数7%、抛光时间6 min的条件下获得最小的粗糙度(~0.050 mm)。各因素对304钢表面粗糙度的影响大小顺序为电解液温度>抛光时间>抛光电压>电解质浓度。表面性能结果显示,抛光后304钢的表面光洁度显著提高,呈镜面光泽,接触角由35.09°提升至78.52°,耐腐蚀性有所提高,表面硬度略有下降。结论 通过等离子体电解抛光实现304钢表面粗糙度减小及表面质量的显著提高,该技术具有抛光效率高、工艺简单、节能环保等优点,可广泛应用于生物医疗、石油化工、机械制造等领域。     

小口径非球面小球头接触式抛光及磁流变抛光组合加工

目的 为了提高非球面光学模具的表面质量和加工效率。方法 分析当前非球面超精密抛光方式及其特点,针对小口径非球面光学模具,提出一种小球头接触式抛光及磁流变抛光的组合加工方法,对小球头进行设计,并抛光碳化钨圆片,对比小球头接触式抛光及轴向、径向、水平方向磁极的永磁体球头的磁流变抛光的加工性能。分别对编号为1^#、2^#、3^#等3个相同轮廓形状的碳化钨非球面模具进行单一方式抛光试验和组合加工试验。结果 通过对小球头抛光碳化钨圆片的加工性能进行分析发现,接触式抛光小球头的去除率为926.5 nm/h,表面粗糙度达到4.396 1 nm;轴向、径向、水平方向磁极的永磁体小球头磁流变抛光的去除率分别为391.7、344.3、353.7 nm/h,表面粗糙度分别为1.425 2、1.877 6、1.887 5 nm。对采用组合加工方法抛光碳化钨非球面的有效性进行验证时发现,非球面1^#在单一接触式抛光60 min后表面粗糙度从8.786 6 nm降至3.693 2 nm;非球面2^#在单一磁流变抛光60 min后表面粗糙度从8.212 1 nm降至1.674 5 nm;非球面3^#在组合抛光方法下先进行15 min接触式抛光,再进行15 min磁流变抛光,表面粗糙度从8.597 2 nm降至1.269 4 nm,面形精度由175.2 nm提高到138.4 nm。结论 组合加工方法可以弥补单一抛光方法的缺陷,并能有效地提高工件的面形精度。与单一接触式抛光方法相比,组合加工方法获得的表面质量更好,抛光后表面粗糙度为1.269 4 nm,远小于单一接触式抛光下的3.693 2 nm;与单一磁流变抛光方法相比,组合加工方法更高效,将样件抛光到同等级别粗糙度所需时间从60 min减少至30 min。