基于MQL的碳纤维复合材料制孔表面质量及切削力试验

目的 减少碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔表面毛刺及边缘凸起等缺陷。方法 对比研究在干切削和微量润滑(MQL)2种加工条件下碳纤维增强复合材料(CFRP)的制孔,在切削速度一定时,探究切削方式、进给速度对制孔尺寸精度、表面质量、切削力的影响。采用方差分析对各影响因素及其权重进行分析。结果 得出了切削方式和工艺参数对制孔尺寸精度、切削力、表面质量的影响规律。试验结果表明,在微量润滑条件下,由于润滑和降温的影响,表面毛刺得到有效去除,纤维断面平整,剪切作用明显,抑制了由温升所引起的边缘隆起膨胀现象,试样的表面质量得到显著提高,切削力整体降低。在干切削和微量润滑条件下对制孔尺寸精度影响最大的是切削方式。对于切削力,在干切削时受到切削方式的影响最大,在微量润滑条件下受到进给速度的影响最大,随着进给速度的增大而增大。结论 在现有试验条件下,微量润滑的加工质量总体上优于干切削的加工质量,其制孔尺寸的精度整体更高,其切削力最大降低了84.26%。

选区激光熔化TC4球化飞溅机理及其试验研究

目的提升单熔道、单层面的成形质量和打印精度,通过对球化、飞溅缺陷机理的研究及试验探索,寻找减少其产生的最优工艺路径。方法采用不同激光功率、点间距、线间距的打印策略成形单熔道,通过单熔道的成形质量,初步选取表面质量较好的成形工艺参数范围,进行单层面的成形试验。在单熔道、单层面成形试验中,进行球化、飞溅缺陷产生的研究和分析,探讨其产生机理及对表面质量的影响,并进一步进行单层面试验研究,找到合理的工艺参数取值范围,以此提升单层面表面质量。结果球化、飞溅缺陷对于单熔道、单层面的成形质量及精度都有较大影响。能量密度是影响缺陷产生的主要原因,适当的能量密度可以提升表面质量,线能量密度在0.4~0.6 J/mm、面能量密度在4~6 J/mm^(2)时,所成形的样件表面较为平整,球化、飞溅缺陷明显减少,成形质量好,精度较高。结论当能量密度合适时,球化、飞溅缺陷明显减少,单熔道、单层面的成形效果好,流动均匀且连续。球化、飞溅缺陷有一定的规律性,可以通过最优工艺参数进行避免。

选区激光熔化成形316L表面质量及工艺试验研究

目的提高选区激光熔化成形316L不锈钢的成形表面质量,达到高质高效成形效果。方法采用380W功率的激光进行SLM成形,对比160μm大层厚和1000 mm/s以上高速率两种工艺组合,对表面及截面缺陷形成机理进行试验研究,检测其表面形貌、致密度、微观组织、力学性能等,探索316L高质高效打印成形的工艺方法。结果选区激光熔化成形316L不锈钢主要有球化、搭接、熔池间未熔合的表面缺陷,截面具有气孔、球化、熔池间未熔合的缺陷。曝光时间对于大层厚成形截面质量影响最大,增加曝光时间会提高成形致密度;而较小的曝光时间和点距以及线间距更有利于高速率成形。在1000 mm/s高速率试验条件下,即曝光时间、点距、线间距分别为30μs、30μm、90μm时,试件致密度达到99.99%。结论高速率成形的截面质量通过工艺优化组合可达到高致密度,且通过表面重熔工艺改善表面效果明显,整体性能最优。大层厚参数打印成形虽可达到高致密度,但在表面质量方面与高速率成形参数存在较大差距。综合比较,高速率成形在保证较好表面质量的前提下可以达到高致密度。

芳纶纤维复合材料制孔表面缺陷机理及工艺试验研究

目的减少芳纶纤维复合材料制孔的表面缺陷。方法通过对芳纶纤维复合材料进行钻削试验,研究钻削过程中刀具的作用机理。通过不同切削速度和进给速度对制孔入口表面缺陷和孔内壁表面粗糙度的影响,研究制孔过程中的缺陷损伤,并进行相关评定。通过改变装夹工艺方式,研究装夹工艺系统的刚度对制孔表面缺陷的影响。结果切削速度与进给速度对制孔表面缺陷的影响较大,切削速度和进给速度不断增大,孔径入口撕裂区域面积增大,孔径周围毛刺分布呈先减小、后增大的趋势。随着进给速度的增大,切削力总体呈减少趋势。试验表明,切削速度为62.83 m/min时,切削力最大,此时振动频率接近工艺系统的固有频率,出现共振现象。孔径内壁质量与切削速度成正比,与进给速度成反比。提高装夹工艺系统刚度,可以减少制孔入口的表面缺陷。对芳纶纤维复合材料板进行制孔试验,切削速度为87.96 m/min、进给速度为60 mm/min时,获得的表面质量最佳。结论在高转速、大进给情况下,加工表面缺陷较严重,应避免用此工艺参数对芳纶纤维复合材料板进行加工。工艺系统的装夹方式对制孔缺陷的影响较大,工艺系统的刚度越高,制孔质量越好。

菊粉、大豆拉丝蛋白及茶叶提取物在发酵香肠中的应用

以菊粉部分代替肥肉,以大豆拉丝蛋白部分代替瘦肉,在肉馅中添加茶叶提取物,通过质构仪结合感官评定,对产品主料配方进行研究,确定产品的主料配方为:猪瘦肉56%、猪肥肉10%、菊粉10%、大豆拉丝蛋白9%、茶叶提取物15%。用少量的菊粉及大豆拉丝蛋白分别部分替代肥肉及瘦肉,添加少量茶叶提取物生产发酵香肠可行,在此条件下,产品色泽均匀,茶香味与发酵芳香风味协调,口感润滑,质地紧密。

增减材复合加工TC4高精度孔试验对比研究

目的提升增材制造钛合金孔的表面精度和质量。方法在一定的切削速度下,通过改变进给速度,对比分析经选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形的试样采用直接钻削和成形预制孔后再钻削的加工方式后,试样的表面质量、尺寸精度和切削力信号等的变化情况。结果SLM成形原始孔的实际尺寸普遍小于理论尺寸,主要原因是其存在塌陷区域和粉末黏附区。采用进给速度20 mm/min并配合SLM成孔后再加工的方式,得到的孔结构的加工质量表现相对最好,毛刺相对最少,尺寸误差最低达到了22μm,且轴向切削力整体最低,最大切削力下降了约29%,平均切削力下降了约61%。经增材制造成形再进行钻削加工后,其整体切削力显著低于对增材板件直接钻削的切削力,且前者切削力的波动相较于后者更大,并具有一定的周期性。经SLM成孔后,再采用钻削加工后,刀具更加耐破损,但是其耐磨损性较差,主要原因是刀具与残留在原始孔周围的金属粉末相互摩擦,加剧了刀具的磨损。SLM成孔后再钻削加工方式会产生离散的粒状和节状切屑,且其尺寸普遍较小,宽度为30μm左右,切屑可以被有效排出,减少了积热;在直接加工方式下主要为带状切屑,切屑连续且尺寸较大,宽度为300μm左右,这不利于切屑的排出,导致刀具排屑困难、积热严重。结论增减材复合加工TC4钛合金可以获得高精度孔,且其尺寸误差最低为22μm。

TiN和TiAlN涂层刀具铣削铝锂合金表面质量试验对比研究

目的比较TiN和TiAlN涂层刀具加工铝锂合金的切削性能和表面质量。方法使用硬质合金、TiN涂层和TiAlN涂层三种刀具,对2198-T8型铝锂合金进行干式铣削试验。改变切削因素的水平,比较刀具磨损、铝锂合金的表面粗糙度、切削力和切屑形态。结果铣削铝锂合金时,刀具主要磨损为粘附磨损,TiN涂层的粘附程度最低,硬质合金次之,TiAlN涂层表面粘附最严重,切削效能最低。粘附磨损严重影响铣削成形的表面粗糙度,并使铣削力增加。铣削速度是影响工件表面粗糙度的主要因素,通过提高铣削速度可明显降低材料的粘结程度,降低表面粗糙度与铣削力,TiN涂层在铣削铝锂合金时最小表面粗糙度可达到0.5μm以下。在相同的切削参数下,TiN涂层断屑均匀,切屑表面较为光滑,切屑塑性变形最小。硬质合金刀具产生的切屑尺寸较短,切屑表面有少量带状条纹,TiAlN涂层刀具产生的切屑发生了严重的塑性变形。结论与TiAlN涂层和硬质合金刀具相比,TiN涂层刀具在铣削铝锂合金时的切削效能最好,可以达到最好的表面粗糙度和加工效果。

响应面优化超声波辅助碱法提取海带蛋白工艺

以干海带为原料,提取海带中蛋白质。通过对海带中氨基酸含量和种类的测定,选取适宜提取方式。以蛋白质的提取率为指标,进行单一碱法和超声波辅助碱法对比的单因素试验。通过分析原料粒度,料液比,提取时间,提取温度,超声功率,pH等因素对蛋白质提取率的影响,选择适宜的提取条件。利用响应面法对提取工艺进行优化,针对超声功率,提取时间,提取温度和pH对海带蛋白提取率的影响进行分析,并对海带中各蛋白质组分进行分析。结果表明:超声波辅助碱法提取海带蛋白的提取方式优于单一碱法提取,不仅可以有效缩短提取时间,还可以提高提取率。响应面法分析下最优提取条件为:原料粒度80目,料液比1∶55(m∶V),超声功率333W,提取时间2h,提取温度53℃,pH10.1。此条件下海带蛋白的提取率可达8.105%。分析发现海带中谷蛋白含量较高。

Experimental study on mechanism of influence of laser energy density on surface quality of Ti-6Al-4V alloy in selective laser melting

This experiment obtained different laser energy density(LED) by changing SLM molding process parameters.The surface morphology, surface quality, and microstructure of as-fabricated samples were studied. The effects of scanning speed, hatching space, and laser power on surface quality were analyzed, and the optimal LED range for surface quality was determined. The results show that pores and spherical particles appear on the sample’s surface when low LED is applied, while there are lamellar structures on the sides of the samples. Cracks appear on the sample’s surface,and the splash phenomenon increases when a high LED is taken. At the same time, a large amount of unmelted powder adhered to the side of the sample. The surface quality is the best when the LED is 150-170 J/mm^(3). The preferred hatch space is currently 0.05-0.09 mm, the laser power is 200-350 W, and the average surface roughness value is(15.1±3) μm.The average surface hardness reaches HV404±HV3, higher than the forging standard range of HV340-HV395.Increasing the LED within the experiment range can increase the surface hardness, yet an excessively high LED will not further increase the surface hardness. The microstructure is composed of needle-like α’-phases with a length of about 20μm, in a crisscross ‘N’ shape, when the LED is low. The β-phase grain boundary is not obvious, and the secondaryphase volume fraction is high;when the LED is high, the α’-phase of the microstructure is in the form of coarse slats, and the secondary-phase is composed of a small amount of secondary α’-phase, the tertiary α’-phase and the fourth α’-phase disappear, and the volume fraction of the secondary-phase becomes low.