固液两相磨粒流研抛工艺优化及质量影响

为研究磨粒流对异形腔孔内壁表面以及微小孔的研抛去毛刺等的作用效果,探讨了研抛过程中磨粒流各工艺参数与加工质量间的作用关系。以共轨管这种非直线管为研究对象,对磨粒流抛光共轨管过程进行数值模拟研究,探索各工艺参数对磨粒流研抛的影响。数值模拟结果表明:控制碳化硅体积分数可以改变磨粒流研抛过程中的粘温特性,从而可以控制磨粒流的研抛质量。然后采用正交方法设计实验方案,实验过程中,采集抛光过程中温度和粘度的变化数据,分析磨粒流研抛中粘温特性对磨粒流研抛质量的影响。试验与数值模拟结果表明,在磨粒流研抛共轨管过程中SiC的体积分数比出口压力的极差秩大,磨粒流研抛确实可有效改善工件表面质量。而且本文还进一步得出在本试验条件下,磨粒流研抛共轨管的最佳工艺参数:出口压力为5 MPa,SiC体积分数为0.25%,SiC目数为80,同时获得了表面粗糙度与体积分数的回归方程,可用于指导磨粒流实际研抛生产工作。     

磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴的冲蚀磨损分析

为了研究固液两相磨粒流对伺服阀阀芯喷嘴的研抛性能,从冲蚀磨损的角度对比分析了不同磨粒硬度下的磨粒流研抛效果。利用计算流体力学方法,求解分析了磨粒流研抛伺服阀阀芯喷嘴时流场中的冲蚀磨损特性,采用电子显微镜以及扫描电镜仪检测伺服阀阀芯喷嘴零件经磨粒流研抛前后的表面粗糙度和表面形貌。实验结果表明:采用碳化硅磨粒和白刚玉磨粒加工后的伺服阀阀芯喷嘴主干通道、交叉孔以及小孔区域的粗糙度分别由1.1μm、0.823μm、0.743μm降低为0.735μm、0.721μm、0.571μm和1μm、0.747μm、0.696μm。在本试验中碳化硅磨粒的加工效果优于白刚玉磨粒,即具有高磨粒硬度的磨粒研抛效果好。检测结果显示,磨粒流研抛技术可有效改善伺服阀阀芯喷嘴的表面质量;提高磨粒硬度可提高磨粒流的研抛效果;伺服阀阀芯喷嘴的交叉孔以及小孔区域的表面质量要高于主干通道的表面质量。     

固液两相磨粒流研抛螺旋齿轮的数值模拟研究

为了探讨固液两相磨粒流研抛螺旋齿轮质量的影响,以螺旋齿轮为对象,进行数值模拟分析。通过分析可知:从轴向来看,在同一入口速度条件下,随流体不断流入,受曲面形状的影响,流道截面积不断变化,近壁面流体跟随曲面形状时刻做上下起伏、旋转运动,运动方向和流动状态不断变化,流体能量逐渐损失,抛光效果也随之减弱;从径向来看,流道越窄或流道曲面弯曲形状变化越均匀,流道截面积越均匀,磨粒流研抛工件表面质量均匀性越好。为促进固液磨粒流超精密加工技术的不断发展提供了技术支持。     

固体与液体两相磨粒流抛光异形曲面的质量控制因素研究

为探索固体与液体（简称固液）两相磨粒流抛光异形曲面的有效性，采用标准k-ε模型和压力耦合SIMPLEC算法，通过对不同入口压力条件下固液两相磨粒流抛光多边形螺旋曲面膛线管进行数值模拟研究，获得多边形螺旋曲面流道近壁面处的动压、湍流动能、湍流强度随入口压力变化特性，分析入口压力对固液两相磨粒流抛光异形曲面的质量控制规律。为验证数值分析的准确性，进行了必要的固液两相流抛光实验，以异形曲面零件-膛线管为研究对象，对磨粒流抛光前后膛线管内表面的表面形貌和表面粗糙度进行了检测分析。研究结果表明：固液两相磨粒流抛光异形曲面可有效提高异形曲面的表面质量，经磨粒流抛光后的膛线管内表面纹理变得更加平滑，可获得理想的表面形貌，表面粗糙度由抛光前的1.450 μm降低至抛光后的0.296 μm；随着入口压力的增加，磨粒流抛光后的异形曲面零件表面纹理更加致密，表面质量得到明显改善。     

基于大涡数值模拟的磨粒流流场仿真分析

针对磨粒流在非直线管类零件中磨削效果受速度影响及磨削不均匀的问题,应用流体力学软件Fluent,采用Eulerian-Eulerian（欧拉—欧拉）固-液两相流大涡模拟湍流模型与SIMPLE算法,对不同入口速度条件下U型管内磨粒流的流动状态进行了数值模拟研究。对比分析了6种不同速度入口条件下的静态压强、壁面剪切力以及湍流粘度的分布,并分析了入口条件不变情况下的速度分布矢量图和U型管不同位置的速度分布截面图。研究结果表明,增大磨粒流的入口速度有利于提高其对U型管内表面的磨削效果,且在U型管的入口段部分磨削效果较均匀,在弯管部分的0°~30°截面间对内侧壁面的磨削效果要好于外侧壁面,在弯管部分的60°~180°截面间以及在出口段部分,对外侧壁面的磨削效果要好于内侧壁面。