空间弯管内表面磁粒研磨位姿轨迹优化试验研究

目的利用机械手对末端研磨装置姿态的灵活可控性,设计一种可变换研磨姿态的加工方式,以高效去除紫铜弯管内表面的材料缺陷,并解决其在常规加工方式下材料去除不均匀的问题。方法利用ADAMS和EDEM软件分别仿真模拟出磁轭以单一研磨姿态和变换研磨姿态驱动下磁性磨粒群在弯管内表面的运动轨迹和切、法向累计能量,并以此作为材料去除均匀性和研磨效率的评价指标。最后搭建试验平台对2种研磨方式进行试验验证。结果通过磁轭单一研磨姿态与变换研磨姿态(15°起始研磨偏角)2种加工方式对紫铜弯管内表面研磨50 min后的表面形貌可知,前者在加工区域内的研磨痕迹深浅不一、且分布差异性较大。测得表面粗糙度为0.3μm。后者在原始表面缺陷完全去除的前提下,仅留下了较浅的研磨痕迹,表面平整度较高。测得表面粗糙度为0.189μm。结论在相同的加工条件下,通过在合理范围内增大磁轭的起始研磨姿态偏角,可提高变换研磨姿态驱动下磁性磨粒运动轨迹线的覆盖率、结构致密程度、交错频率,有利于提高弯管内表面的研磨均匀性。同时在研磨过程中会增大磁场梯度的变化幅度,进而增强磁性磨粒群的流动性,对其切削刃替换及使用寿命方面有着积极的影响。研磨后弯管内表面所受的累计能量也会随之增加,最终实现了研磨效率的提高。

研磨处理可注射牙髓细胞外基质促进牙髓再生

背景:可注射细胞外基质材料用于牙髓组织再生时,首先需要经过胃蛋白酶消化,再与其他基质成分如水凝胶结合使用,而这也意味着天然细胞外基质材料所保留的微环境遭到破坏。目的:探讨研磨处理条件下制备的可注射牙髓细胞外基质材料用于牙髓组织再生的效果。方法:(1)将获取的猪牙来源牙髓组织经过脱细胞处理后制备成牙髓脱细胞基质材料,经过液氮冷冻、高速研磨处理后,制备成可注射牙髓细胞外基质材料,比较可注射牙髓细胞外基质材料和天然牙髓细胞外基质在细胞黏附效率和微结构方面的差异,免疫组化分析可注射牙髓细胞外基质中的细胞外基质蛋白质成分;(2)将接种有牙髓干细胞的可注射牙髓细胞外基质材料注入到牙本质基质材料构建的牙髓腔中,植入裸鼠皮下1,3,5周后取材,观察可注射牙髓细胞外基质材料的体内改建速率及其在裸鼠皮下的异位牙髓组织再生能力。结果与结论:(1)与天然牙髓细胞外基质相比,可注射牙髓细胞外基质材料显著提高了细胞黏附率,并保留了与天然牙髓细胞外基质相似的多孔胶原结构;(2)与天然牙髓细胞外基质相比,免疫组化染色显示可注射牙髓细胞外基质材料中层粘连蛋白、Ⅰ型胶原蛋白和整合素β1的表达没有显著变化,而纤连蛋白的表达显著下降;(3)体内实验显示,可注射牙髓细胞外基质材料具有优异的成血管能力,并促进了牙髓样组织的形成。结果表明,研磨处理的可注射牙髓细胞外基质材料可促进牙髓再生。

聚晶金刚石研磨机理研究

通过 PCD表面干研磨、湿研磨、钝湿研磨等对比试验 ,观察干研磨、湿研磨表面形貌 ,研究了 PCD材料研磨机理 .试验结果表明 ,干研磨去除率远大于湿研磨去除率 ,并可使 PCD表面达到镜面 ;湿研磨、钝湿研磨不能使其达到镜面 .干研磨时 ,材料的去除机理以热化学去除为主 ,基本不发生疲劳脆性去除 ;湿研磨时 ,材料去除机理以疲劳脆性去除为主 。

工程陶瓷研磨工艺研究

通过对工程陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机理,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。

利用双磁极平面磁力研磨法对单晶硅表面的抛光实验研究

为实现单晶硅表面平坦化,提出双磁极磁力研磨法(DMAF),并设计一套双磁极磁力研磨装置。探究双磁极磁力研磨法的加工机理,明确关键加工参数对单晶硅表面质量的影响,通过单因素对比实验对加工参数进行优化;利用ANSYS MAXWELL有限元软件,对传统平面磁力研磨法与双磁极磁力研磨法的磁场强度进行模拟仿真,对比两种方法在加工区域形成的磁感应强度,以实现定量分析磁性磨料粒子的研磨压力。基于单因素实验结果,确定了双磁极磁力研磨法对单晶硅片表面加工优化后的研磨参数:磨料组合为#200电解铁粉(Fe_(3)O_(4))+#8000白刚玉(White abrasive,WA),磁极间隙为12 mm,磁极转速为300 r/min,磨料质量比为3∶1。结果表明:在优化的研磨参数条件下,研磨60 min后的单晶硅片的平均表面粗糙度由初始的0.578μm降至8 nm,在研磨区域基本实现了镜面加工效果。仿真结果表明:与传统平面磁力研磨法相比,双磁极磁力研磨法可显著提高加工区域的磁感应强度,该研磨法所产生的磁场强度约为传统磁力研磨法的1.5倍。

双轴式不定偏心法对提高磁粒研磨轨迹均匀性的研究

为解决TC4钛合金表面研磨不均匀、研磨轨迹重叠与加工效率低的问题,提出1种双轴式不定偏心磁粒研磨法。利用Adams软件模拟单颗磨粒的运动轨迹,采用统计方法计算运动轨迹密度的标准差值,作为平面运动轨迹均匀性的定量评价值。采用单轴式磁粒研磨法、双轴式定心磁粒研磨法和双轴式不定心磁粒研磨法在主轴转速350 r/min,研磨间隙1.5 mm的实验条件下对TC4钛合金平面研磨60 min,通过表面粗糙度、平面度大小和表面形貌来表征工件的表面均匀性。结果表明相同实验条件下采用双轴式不定偏心磁粒研磨法进行表面光整加工,粗糙度Ra由3.60μm下降到0.21μm,最大高度差由41.0μm变为6.3μm,平面度由0.0297 mm变为0.0072 mm,相比较于其它2种加工方式,双轴式不定偏心磁粒研磨既可以提高研磨效率,又可以使磨粒的运动轨迹密集程度大幅度减小,研磨轨迹更加均匀,有效去除了工件表面缺陷,显著提升表面均匀性。

基于自转一阶非连续式微球双平盘研磨的运动学分析与实验研究

目的分析不同研磨压力、下研磨盘转速、保持架偏心距和固着磨料粒度对微球精度的影响,确定自转一阶非连续式双平面研磨方式在加工GCr15轴承钢球时的最优研磨参数,提高微球的形状精度和表面质量。方法首先对自转一阶非连续式双平盘研磨方式微球进行运动学分析,引入滑动比衡量微球在不同摩擦因数区域的运动状态,建立自转一阶非连续式双平盘研磨方式下的微球轨迹仿真模型,利用MATLAB对研磨轨迹进行仿真,分析滑动比对研磨轨迹包络情况的影响。搭建自转一阶非连续式微球双平面研磨方式的实验平台,采用单因素实验分析主要研磨参数对微球精度的影响,得到考虑圆度和表面粗糙度的最优参数组合。结果实验结果表明,在研磨压力为0.10 N、下研磨盘转速为20 r/min、保持架偏心距为90 mm、固着磨料粒度为3000目时,微球圆度由研磨前的1.14μm下降至0.25μm,表面粗糙度由0.1291μm下降至0.0290μm。结论在自转一阶非连续式微球双平盘研磨方式下,微球自转轴方位角发生突变,使研磨轨迹全覆盖在球坯表面。随着研磨压力、下研磨盘转速、保持架偏心距的增大,微球圆度和表面粗糙度呈现先降低后升高的趋势。随着研磨压力与下研磨盘转速的增大,材料去除速率不断增大,随着保持架偏心距的增大,材料去除速率降低。随着固着磨料粒度的减小,微球的圆度和表面粗糙度降低,材料去除速率降低。

四轴球体研磨机实现球体均匀研磨的充分必要条件

根据四轴球体研磨机的球体研磨原理，由实现球体均匀研磨所需的压力和速度条件，对该机的结构参数和运动参数进行了解析和图解分析，建立了实现球体均匀研磨的充分必要条件。

射流冲击强化改性研磨对Cronidur30轴承钢耐摩擦腐蚀性能的影响

采用第四代射流冲击强化研磨机对Cronidur30轴承钢板进行不同加工时间的射流冲击强化改性研磨处理,在3.5%NaCl溶液中利用往复式摩擦磨损试验机对该钢板试样进行摩擦腐蚀试验;通过显微硬度计测量加工后试样截面的显微硬度;利用金相显微镜测量强化层厚度和观察磨痕的表面形貌。研究表明:射流冲击强化改性研磨处理后Cronidur30轴承钢板的表面粗糙度和显微硬度增大,晶粒细化,表面出现组织均匀的致密强化层;加工时间越长,钢板表面的显微硬度越高,表面强化层越厚;在相同的载荷条件下,射流冲击强化改性研磨加工时间越长,试样摩擦系数和磨损量越小,耐摩擦腐蚀性能越高。

磁性磨料对磁力研磨效果的影响

概述了磁性磨料的特性及结构组成 ,并且用实验证明了混合磁性磨料中铁粉的直径参数和重量百分比参数对磁力研磨效果的影响 ,最终得出两者皆存在最佳值。

同轴二盘和三盘两种研磨方式的钢球研磨运动规律分析

本文将传统的同轴二盘研磨方式作为同轴三盘研磨方式的特殊情形，推出其相应的解，并分析比较了两种研究方式的钢球研磨运动规律，从中揭示出钢球两类不同的研磨运动．

研磨压力对聚晶金刚石表面质量的影响

使用金刚石平磨盘对聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)复合片的金刚石层进行高速研磨实验,研究研磨压力对PCD研磨去除率、表面粗糙度和表面形貌的影响。结果表明:当研磨压力为0.10~0.18MPa时,随着研磨压力的增大,PCD的研磨去除率增大,表面粗糙度减小。PCD研磨表面缺陷主要包括沿晶破碎、微小凹坑、机械划痕、微裂纹等,且随着研磨压力增大,研磨表面平滑面积扩大,机械划痕变小。

超声振动辅助研磨SiCp/Al材料去除特性的研究

SiCp/Al因具有高强度,低密度,高耐磨性等优点被应用在许多领域,如航空航天,汽车和电子领域等。但SiCp/Al是典型的难加工材料,在研磨过程中极易造成表面损伤,从而影响工件的表面精度和材料去除率。基于金属基复合材料的研磨去除机理,建立有限元仿真模型。仿真模拟超声去除SiCp/Al的表面损伤形式、颗粒的破碎方式与材料去除过程。通过超声振动辅助研磨SiCp/Al实验可知,超声振动能够有效降低表面粗糙度。材料去除率随主轴转速和研磨深度的增加而增大,随进给速度的增加而减小。

不同研磨方式对小米粉理化特性的影响

小米与大米、玉米和小麦等其他谷物相比具有优越的营养特性,是组成现代食品多样化中重要的一部分。为了研究不同研磨方法对小米粉理化性质的影响,分别采用直接粉碎、球磨以及湿磨的方法对原料进行处理,用Mastersize 2000激光粒度仪检测3种处理方式下小米粉的粒径,分析小米粉的散落性,并利用快速黏度分析仪(RVA)分析3种处理下小米粉的糊化特性。结果表明:3种研磨方式所获得的小米粉粒径差异显著,其中湿磨处理方式得到的小米粉平均粒径最小,为19.88μm,直接粉碎制得小米粉的平均粒径最大,为34.424μm。3种研磨方式中湿磨处理后的小米粉休止角最小,但滑角无明显变化。小米粉的堆积密度和持油性受其粒径大小影响并与其成反比关系。而滑角、休止角和持水性则随小米粉粒径减小先增大后减小。不同研磨方式获得的小米粉颜色略有差异,其中球磨和湿磨制得小米粉L*值较高。不同研磨方式处理的小米粉糊化特性存在差异。RVA分析结果显示,与直接粉碎、球磨相比,湿磨小米粉具有更高的峰值黏度。综上可见,湿磨在加工过程中可以减小小米粉粒径,使淀粉颗粒损伤较小,理化性质变化较小,对小米加工食品产业发展具有重要意义。

研磨抛光颗粒流剪切膨胀及力链演变的力学机制

将研磨抛光作为后处理可以提高工件的表面质量,如何将研磨抛光工艺价值最大化是本文首要解决的问题。由于颗粒流润滑既适用于极端环境又具有环保作用,因此本文将颗粒流用于研磨抛光。通过离散单元法建立平行板结构模型,将颗粒流作为第三体填充至摩擦副间隙,将工件表面与刀具作为第一体对颗粒流体系施加法向力和剪切力,对研磨抛光过程进行数值模拟。研究结果表明:单个颗粒剪切膨胀过程可以分为上升阶段、最高点阶段和下降阶段,不同阶段的弱力链方向都偏向于x轴,其中上升阶段强弱力链方向稳定,可提高工件的加工效率以及表面质量。当载荷的较大,会使强弱力链的分布律与承载率稳定,当载荷较大及较小时,剪切膨胀率降低,强力链方向更偏向于x轴。通过本研究,可以将不易检测的力链和剪切膨胀现象进行数值模拟,为研磨抛光条件下使用颗粒流提供了理论基础。

金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

基于超声强化研磨加工的GH4099合金耐磨服役性能提升研究

GH4099合金具有优异的高温热稳定性、高温力学性能和高温抗蠕变性能,用于航空发动机涡轮盘和涡轮叶片的制造,常处于高温、重载、高频的工作环境,但因耐磨服役性能差导致其使用寿命较短。通过超声强化研磨加工技术对GH4099合金分别进行0、3、6、9 min的加工,实现其耐磨服役性能提升。采用超声强化研磨加工技术对GH4099合金板表面进行不同时间的加工处理,并对加工前后的截面显微硬度、金相组织以及表面形貌进行分析。同时,通过往复式摩擦磨损试验对加工前后的试样耐磨性能进行对比分析。研究结果表明:随着加工时间的增加,材料表面显微硬度逐渐增大,最大为432.83 HV,比未加工试样增加43.8%。当加工时间为6 min时,GH4099合金试样的摩擦系数为0.47,磨损率为5.78×10^(-14)m^(3)/(N·m),与未加工试样相比,分别降低24.2%、68.59%,表明超声强化研磨可有效提升GH4099合金耐磨服役性能。

永磁交变磁场磁粒研磨装置及试验研究

为改善平面磁粒研磨加工的效果,增强磁场的变化,使磨料进行翻滚更新。本文设计一种永磁交变磁场磁粒研磨装置,此装置采用了永磁交变磁极产生的交变磁场进行磁粒研磨加工。利用软件对永磁交变磁场进行模拟仿真,并观察研磨区域磁感应强度的变化。在研磨试验中,用SUS304不锈钢板件作为试验件,研磨时间为30 min,磁性磨料粒径为80目,主轴转速分别为150 r/min、200 r/min、250 r/min。使用超景深显微镜与触针式粗糙度测量仪对工件加工前后的表面形貌与粗糙度进行检测。通过对比可得,SUS304不锈钢板的表面形貌逐渐改善,纹理和凹坑基本去除;表面粗糙度由原始的0.329μm降至0.069μm,达到了光整加工的效果。采用永磁交变磁场磁粒研磨装置可以加快磁性磨粒的更新,使研磨轨迹更加复杂化,从而提升研磨效果,提高研磨效率。

磁粒研磨加工技术的研究进展

磁粒研磨加工是一种应用广泛且高效的表面加工技术,具有加工质量高、适用范围广、柔性加工、自锐性好、易于实现自动化等优点,能够有效去除工件表面的划痕、积碳、毛刺和卷边等缺陷。首先,综述了磁粒研磨加工技术的发展与研究,包括磁粒研磨加工技术的提出与发展、数学模型分析和加工参数产生的影响,其中着重论述了加工过程中单颗磨粒的力学模型建立以及铁磁相和研磨相的配比问题,并且从磁极形状、磁极转速、加工间隙和磨料性能四个方面分析了加工参数对研磨过程的影响。然后,分类介绍了磁粒研磨加工技术应用于平面、圆柱外表面和圆柱内表面时的加工原理,并对其加工特点进行了总结。归纳了几种磁粒研磨加工技术的发展方向,包括电磁磁粒研磨加工、超声辅助磁粒研磨加工、化学辅助磁粒研磨加工和电化学辅助磁粒研磨加工,对这几种新型复合加工方法的加工原理以及所能达到的实验效果进行了介绍,并评述了其各自的加工特点。最后,提出了当今磁粒研磨加工技术研究中存在的一些缺陷,并对其未来的发展趋势进行了展望。

表面机械研磨法制备Ni+WC复合涂层的耐磨性研究

为强化TA1钛合金的组织结构并提高其耐磨损性能,采用行星式机械球磨装置,在Ni与WC 2种粉末配比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1的5种混合型增强介质下对TA1合金进行表面机械复合强化处理,在0.05 MPa氮气气氛下,设定转速为350 r/min,时间为8 h,对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理,这种一步法表面复合强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活等优势。结果显示:TA1钛合金表面形成由Ni+WC涂层+形变细晶区组成的复合强化层,涂层区厚度在40μm以上,其中Ni∶WC为3∶1时所得复合涂层内部缺陷最少,且连续均匀。在5 N、10 N载荷下Ni∶WC为3∶1摩擦系数相较于其他比例低,摩擦区间更加稳定且持续时间更长。2种载荷下磨损量均较TA1原样少,其中Ni∶WC为3∶1的强化样磨痕深度、磨损量均优异于其他4种配比,因此减摩效果最为优异。此种Ni、WC混合增强介质下表层机械复合强化工艺可大幅提升TA1钛合金表层耐磨损性。混合增强颗粒涂层具有较强的减摩效果,其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。