微纳米复合陶瓷刀具材料计算机辅助设计和制备

为了解决陶瓷刀具材料半经验法设计中存在的盲目性问题,拟在微观尺度上对陶瓷刀具材料性能进行有限元预测,阐明材料微观结构和宏观性能的定量关系,从而为高寿命刀具设计提供理论依据。本研究采用理论分析、数值模拟和试验相结合的研究手段,基于Voronoi法和随机法建立了考虑陶瓷刀具材料微观结构随机性的参数化模型;结合刀具材料微观结构模型和性能测试试验,进行性能测试过程有限元仿真,求解了刀具抗弯强度、断裂韧性和硬度;初步设计不同参数的刀具微观结构模型,计算其力学性能,以综合性能最优为目标,确定了最佳的微观结构参数,并制备出适合切削超高强度钢的刀具材料。试验结果和设计结果比较吻合,表明提出的陶瓷刀具材料设计方法是可行的。本研究形成的基于性能预测的陶瓷刀具材料微观结构优化设计及制备的基本理论和方法,对于丰富和完善刀具设计理论及提高刀具寿命具有重要的实际意义。     

用陶瓷刀具加工难切削材料

随着高硬度高强度材料需求量的增加,对难切削材料的加工效率也提出了更高的要求。为适应这一需要,现已研制出加工难切削材料的陶瓷刀具。一、陶瓷刀具材料陶瓷刀具的研制开发始终以提高强度为目标,最初研制的高纯度氧化铝陶瓷刀具,其抗弯强度为30～40kgf/mm~2,最新研制的氮化硅陶瓷刀具,其抗弯强度为100～110kgf/mm~2,提高了近3倍。目前在市场上出售的陶瓷刀具材料为:高纯度氧化铝、氧化铝—碳化物和氮化硅。其中用于加工难切削材料的是氧化     

斜角切削过程的三维热—弹塑性有限元分析

基于大变形理论和虚功原理,建立了斜角切削加工过程的三维热一弹塑性有限元模型.分析和研究了涉及切削加工有限元模拟的关键技术.采用通用有限元求解器ABAQUS/Explicit对斜角切削过程进行了有限元模拟,分析了切削过程中切屑的形成过程及其形貌、三维切削力的变化情况,以及应力、应变、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律.通过与试验数据的比较,证明了所建立有限元模型的正确性.斜角切削过程的三维热一弹塑性有限元模拟研究为铝合金高速切削加工的工艺参数优化、刀具几何参数的合理选择提供了参考.     

汽雾冷却下高速切削GH4169切削力仿真及试验分析

汽雾冷却切削技术可以减少切削过程中的切削力,改善材料的切削性能,提高刀具的使用寿命.文中建立了汽雾冷却下切削GH4169有限元仿真模型,在仿真模型中分析切削力随切削参数变化的规律.其次,在汽雾冷却条件下,使用陶瓷刀片车削GH4169.对比分析仿真数据与试验结果,验证换热系数可提高仿真分析的准确性,为汽雾冷却下高效切削G...     

用数值仿真优选Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具的切削参数

用数值仿真分析Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具切削刃表面的温度场、应力场变化。采用瞬态和稳态有限元法确定模拟的初始变量,基于Deform2D和Johnson-Cook流变模型构建仿真切削模型,并对Al2O3/ZrO2(Y2O3)陶瓷刀具加工1045淬火钢进行仿真切削,实际切削和仿真切削的结果对比具有等同的一致性。结果表明,用Lagrange和任意拉格朗日欧拉方法获得稳态切削时刀刃接触表面的温度场和应力场,当改变切削速度和进给量参数时,将引起温度场和应力场的梯度变化,由此优选出最佳切削加工条件(切削速度vc、进给量f),为诊断陶瓷刀具的切削寿命和可靠性提供了理论数据。     

Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢的刀具寿命研究

采用对角正交回归试验法,求得Al2O3基陶瓷刀具切削300M超高强度钢的刀具寿命经验公式,并分析了切削用量对刀具寿命的影响.通过扫描电子显微镜的观察和能谱分析仪的分析,对Al2O3基陶瓷刀具的损坏形态和磨损机理进行了研究.研究表明:Al2O3基陶瓷刀具车削300M超高强度钢时,粘结磨损和磨粒磨损是主要的磨损机理;合理的切削参数为:切削速度200～300 m/min、切削深度0.1～0.15 mm、进给量0.05～0.1 mm/r.     

高温自润滑陶瓷刀具材料及其切削性能的研究

以TiB2为添加剂,Al2O3为基体,制备了Al2O3/TiB2陶瓷刀具材料。以该陶瓷刀具对淬硬钢进行高速干切削试验,利用其在切削高温作用下的摩擦化学反应,在刀具材料表面原位生成具有润滑作用的反应膜,从而实现Al2O3/TiB2陶瓷刀具材料本身的高温自润滑。研究了Al2O3/TiB2陶瓷刀具在切削高温作用下刀具表面的摩擦化学反应机理,分析了刀具表面自润滑膜的组成结构。结果表明：Al2O3/TiB2陶瓷刀具在干切削淬硬钢时,当切削速度大于120 m/min时,开始表现出高温自润滑性能。自润滑膜的组成为Al2O3/TiB2陶瓷刀具中TiB2的氧化产物,它能在刀具表面起到固体润滑剂的作用,进而降低前刀面的摩擦因数,减轻刀具的粘着磨损,提高刀具的耐磨性能,具有良好的减摩和抗磨作用。     

考虑材料损伤演化的钛合金切削过程仿真及试验研究

为更精确地模拟钛合金的切削过程,将断裂力学的裂纹扩展能量理论作为材料损伤演化准则引入切削仿真,考虑刀具切屑接触面上的极限剪切应力随摩擦系数变化、摩擦系数随温度变化,建立了钛合金Ti-6Al-4V二维正交热力耦合切削仿真模型。通过钛合金车削试验及切屑金相观察试验对有限元模型进行验证,结果表明仿真的切削力、锯齿切屑形态与实验结果吻合程度较高。以该有限元模型为基础,分析了已加工表面的残余应力,预测了前角对切屑卷曲与损伤程度、剪切角、锯齿形状、刀具温度的影响。     

高应变率下材料本构模型建模及其在插齿切削力预测中的应用

插齿是加工齿轮的重要工艺方法,插削力是制定插齿加工工艺的重要依据。为获得插齿过程中的工件材料属性,采用霍普金森压杆试验,获得工件材料高应变(10~2~10~4s~(-1))下的Johnson-Cook(J-C)本构模型。基于工件材料本构模型,通过有限元模拟插齿过程,获得插齿切削力。采用刨削模拟插齿切削,对插齿切削力进行了实测试验。通过对比分析插齿切削力、模拟与试验结果,验证了本构模型和有限元模型及模拟结果的正确性,进而通过有限元数值模拟分析了刀具几何参数和切削参数对切削力的影响规律。文中建立的材料本构模型和插齿切削有限元模型可较准确地预测插齿切削力。     

纳米改性Al_2O_3/TiB_2/CaF_2自润滑陶瓷刀具的切削试验研究

以纳米CaF_2作为固体润滑剂制备了3种CaF_2含量不同的纳米改性Al_2O_3/TiB_2/CaF_2自润滑陶瓷刀具对45钢和40Cr进行切削试验。研究CaF_2含量对前刀面摩擦因数及刀具切削性能的影响,总结了切削温度与切削功率的关系;通过扫描电镜(SEM)观察了刀具前、后刀面的磨损形貌,证明了纳米改性自润滑陶瓷刀具的自润滑性能。结果表明,刀具材料中的CaF_2含量和切削温度对自润滑刀具的自润滑性能都有影响。在45钢切削试验中,切削温度较高,刀具CaF_2含量与刀具的材料切削总量成反比。在40Cr切削试验中,切削温度较低,与ATF1陶瓷刀具相比,CaF_2含量较高的ATF5、ATF10陶瓷刀具在切削过程中刀具前刀面摩擦因数显著降低,其中用CaF_2含量最高的ATF10陶瓷刀具得到的材料切削总量最高,表现出了明显的自润滑性能和最好的切削性能。     

纳米科技与仪器仪表

本文介绍了纳米科技的基本概念,针对纳米材料独特的结构和优异的性能,联系现代仪器仪表的实际情况,阐述了纳米科技在现代仪器仪表领域的应用和前景,目的在于探索高新科技如何与生产实际相结合,与广大同行共同推动仪器仪表产业的发展。     

CVD和PVD及其在工、模具上的应用

介绍了CVD和PVD的发展历史、性能特点及其在工、模具上的应用。用CVD和PVD技术可以在钢和硬质合金表面沉积高硬度的陶瓷薄膜，改善工、模具的耐磨性和耐烧蚀性，从而大大提高工、模具的使用寿命。     

MEMS研究的新进展——微型系统及其发展应用的研究

简要叙述了微电子机械系统(MEMS)研究中的多单元综合体--微型系统,包括它的种类、结构、工作原理及相关的特性。对其应用前景作了讨论,并提出了一些超前的设想     

石油化工装备与石油化工工业(下篇)

石化装备技术发展趋势 国际上石化专用设备技术发展趋势，基本是根据石化工艺技术发展的要求，对各种石化专用设备进行了反应动力学、流体力学、传质和传热机理、分离和干燥原理研究和设计计算研究。其中反应设备实现大型化、结构简单化、操作自动化、研究方法趋向综合化方向发展；换热设备的性能对石化产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着重要的作用，     

石油化工装备与石油化工工业(上篇)

石化工业生产用装备一般分为专用设备和通用设备。石化专用设备包括工业炉、反应设备，换热设备，塔器，储运设备和专用机械等；石化通用设备包括气体压缩机．泵、阀门等。由于石化工业生产一般是高压、高温、低温、易燃、易爆、腐蚀、有毒和连续化生产条件下，因此要求石化装备性能优良、质量可靠，经济安全，符合环保，能够满足石化安全，稳定、长周期、满负荷生产的需要。     

用辉光放电质谱法和火花源质谱法分析表征金属和半导体

辉光放电质谱（ＧＤＭＳ）和火花源质谱（ＳＳＭＳ）是进行高纯固体材料直接和全面分析的两种主要的分析技术，ＧＤＭＳ和ＳＳＭＳ各有所长，有互补性。适当运用这两种技术，综合其优势，可望在固体样品分析表征的许多应用中获得更全面的信息和更可靠的分析结果。本文介绍了ＧＤＭＳ在贵金属分析领域中的两个应用，讨论了高纯镓分离中的表面富集问题，介绍了用ＳＳＭＳ研究杂质元素分布均匀性和相关性的方法。     

Education and training of engineers and scientists in measurement and instrumentation

The paper reviews problems of education and training in measurement and instrumentation, and the work of IMEKO in this field. Among the principal topics discussed is the nature, scope and organisation of measurement and instrumentation science.     

企业经营管理与变革

阐述了我国企业管理变革的目的和存在的问题，并分析了发达国家企业管理进程所经历三个阶段的特征和表现，着重提出我国企业应不失时机地结合企业实际，按步骤认真地进行管理变革，才能确保企业持续稳定的发展。     

楼梯及地面扫拖一体机器人设计与研究

针对目前大部分扫拖机器人没有楼梯清洁功能的问题,设计了一种楼梯及地面扫拖机一体机器人.该机器人设置了3个高度可相对运动的模块,其中一侧模块采用吸尘方式实现扫地功能,另一侧模块基于中心对称的曲柄滑块机构设计完成拖地功能,中间模块基于皮带轮传动完成对两侧模块的升降功能,以实现机器人顺利攀爬楼梯.对机器人使用的电机进行计算并选型,然后采用有限元分析法对机器人的关键部件进行了强度和刚度校核,分析结果表明,所设计的机器人结构可满足使用要求.最后对该机器人进行了清洁试验,结果表明其能够平稳完成楼梯及地面扫拖任务,实现有效清洁,节约人力资源,改善生活卫生状况.