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。

粗化工艺对电解铜箔抗剥离强度和劣化率的影响

铜箔粗化工艺与固化工艺是铜箔表面后处理中最关键的两个环节,粗化与固化工艺的好坏直接决定铜箔的性能。根据铜箔粗化与固化工艺过程,本文研究了Cu2+浓度、电流密度、镀液温度等因素对铜箔表面形貌和抗剥离性能以及劣化率的影响,在优化后的工艺条件下制备出了抗剥离强度为1.29N/mm,劣化率为3.01%且无侧蚀的粗化电解铜箔。

磁性复合流体抛光过程中水分对抛光性能的影响

磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)具有优异的抛光性能,然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失,抛光性能随之降低,这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题,探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系,构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先,分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律,采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后,通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系,构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后,通过向MCF抛光液中定量补充水分,有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明:(1)当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好,抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410μm下降到0.007μm;而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576μm下降到0.173μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降;(2)随着抛光液中含水量的降低,抛光时磁性颗粒形成的链状结构恢复能力变差,进而影响其抛光性能;(3)在抛光过程中向MCF抛光液补充水分后,抛光结束时工件的表面粗糙度下降率由无添加时的69.97%提高至86.69%,材料去除率由0.95×10^(8)μm^(3)/min提升到1.45×10^(8)μm^(3)/min,抛光正压力由3.7 N提升到4.2 N。当抛光过程中补充水分,使MCF的水含量占比维持在45%左右时,可以保持其长效稳定的抛光能力,有效地延长MCF的使用寿命。

高速微铣削Al_2O_3工程陶瓷工艺参数试验研究

Al2O3工程陶瓷因高强度、高硬度、耐高温等优良特性被广泛应用于航空航天、国防工业、微电子工业等领域。验证了利用金刚石涂层刀具高速精密微细铣削Al2O3工程陶瓷材料的可行性。通过小型高速微铣床对陶瓷工件进行全径铣削微沟槽正交试验,评价指标为加工后得到的表面粗糙度Ra和Rz值,试验因素分别为主轴转速、进给速度和轴向切深,采用极差法分析了各因素对工件表面粗糙度的影响规律,利用多元线性回归的方法对数据进行分析,优化后得到了适合于Al2O3工程陶瓷材料的微铣削加工工艺参数。

基于FDM成型制件表面质量实验研究

目的研究熔融挤压快速成型的支撑工艺,提高快速成型制件精度.方法以汽车门把手为成型零件进行实验,分析成型支撑的重要工艺参数W的作用,通过不同支撑栅格宽度值对被成型零件的表面粗糙度的影响和不同环境温度对被成型零件表面硬度的影响,定量分析了FDM成型方法对被成型件表面质量的影响程度.结果用标准塑料表面粗糙度仪测量成型件的表面粗糙度,得出了在不同栅格宽度数值下成型件的粗糙度变化曲线,当支撑栅格宽度W为2 mm时,被成型件表面粗糙度可达12μm以上;当环境温度较高或较低时,被成型件表面硬度都较小,当环境温度在16~20℃时,表面硬度可高达40D.结论支撑栅格宽度W与成型件的表面粗糙度的数值成正比关系;环境温度过低或过高都会使被成型件表面硬度降低,最佳环境温度在16~20℃为宜.

隧道内微波多径传播特性的仿真

运用射线法和帐篷定律模型对空直矩形隧道微波载波的多径传播特性进行了仿真研究。结果表明 ,隧道中信号传输的时延扩展和信号的衰减均与载波频率有关。载频越高 ,时延扩展越小 ,而衰减越大。这是由于在相同的隧道壁粗糙度下 ,波长短的信号散射衰减更大 ,因而具有较少的反射路径。此外 ,隧道中垂直极化波的时延扩展比水平极化波的要小 。

基于人工神经网络BTA钻削时表面粗糙度的预测

为解决深孔加工中表面粗糙度在线检测困难这一问题,提出一种基于BP神经网络的表面粗糙度在线辨识方法,并以BTA钻削为例,建立表面粗糙度BP神经网络在线辨识模型,并将其引入钻削加工领域。该模型能方便地预测钻削加工参数对加工表面粗糙度的影响,有助于准确认识已加工表面质量随切削参数的变化规律,为切削参数的优选和表面粗糙度的控制提供了依据。实验和仿真结果表明,基于BP神经网络模型能够很好地预测表面粗糙度,对提高加工表面粗糙度具有一定的指导意义。

大型风力机二维翼型气动性能数值模拟

运用先进的CFD软件FLUENT对大型风力机的主流商用二维FFA-W3-301和FFA-W3-211翼型的气动性能进行了数值模拟。采用了κ-ωSST湍流模型,并考虑了大入射攻角下失速现象的影响,对κ-ωSST湍流模型的内部关键参数进行了适当的修正,得到的升力系数和阻力系数模拟结果与风洞试验结果吻合很好;同时还进一步研究了这种翼型的升力系数与阻力系数对其表面粗糙度的敏感性,得到了该翼型对小粗糙度敏感性强的结论。综合结果表明,数值模拟技术是大型风力机翼型设计分析便捷有效的参考手段。

集成光电传感器的研究

为适应现代加工技术的需要 ,研制了一种集成非接触式光电传感器 ,它将几何量测量中常见的干涉法测量微观形貌、三角法测量微位移、散射法测量表面粗糙度 3种测量方式结合起来 ,实现同时测量 3种参数的功能。通过运用自适应滤波对数据进行处理 ,其测量精度与单功能传感器相近。

3D打印高温合金异形内通道化学抛光液性能研究

利用3D打印技术制造的高温合金异形内孔道表面较粗糙,针对该问题研发了一种化学抛光液,并考察了化学抛光对其表面形貌、结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,抛光液含硫酸50 g/L、磷酸30 g/L、十二烷基硫酸钠1 g/L、NNO 5 g/L、缓蚀剂A 4 g/L,温度为50℃、抛光时间为20 min时的抛光效果最好,且能显著降低异形通道表面粗糙度。抛光前后镍、铁的特征峰未发生明显变化,说明化学抛光并未对合金表面元素分布及晶体结构产生不良影响。阳极极化曲线和交流阻抗测试显示化学抛光后合金内流道表面耐腐蚀性能明显提高。

SiCOH低k介质中低表面粗糙度沟道的刻蚀研究

采用60 MHz/2 MHz双频率驱动的容性耦合放电等离子体技术,以C2F6/O2/Ar为刻蚀气体,开展了SiCOH低k介质中刻蚀低表面粗糙度沟道的研究。主要研究了O2/C2F6流量比对与SiCOH低k薄膜之间的刻蚀选择性的影响,以及O2/C2F6流量比、下电极功率对沟道刻蚀特性的影响。发现在O2/C2F6流量比为0.1以下时,光致抗蚀剂掩膜层与SiCOH低k薄膜之间具有较好的刻蚀选择性。对于沟道刻蚀,在O2/C2F6流量比为0.1时,下电极功率对沟道的表面粗糙度和剖面结构具有明显的影响。在下电极功率为30 W时,刻蚀的沟道底部平坦、沟道壁陡直,槽形完好,沟道底面的平均表面粗糙度降低至3.32 nm,因此,可以在SiCOH低k薄膜中刻蚀剖面结构完整的低表面粗糙度沟道。

低温冷风对材料切削性能影响的试验与分析

对低温冷风条件下的切削机制进行理论方面的研究,分析了金属材料低温下的脆性现象。为了研究低温冷风对材料切削性能的影响,进行了低温冷风切削试验,分别从切削力、刀具磨损和工件表面质量等方面进行了检测与试验分析。与传统加工相比,低温冷风切削能够降低切削力、减少刀具磨损以及降低工件表面的粗糙度值。

特殊晶体材料飞刀切削加工工艺的分析与优化

采用二次通用回归旋转组合设计方法,对KDP晶体的切削加工工艺进行优化设计;利用单点金刚石飞刀切削(single point diamond turning,SPDT)技术对其进行切削。对试验结果进行测量与分析,确定合理的试验因素及水平,分析加工工艺参数的单因素和交互因素对KDP晶体表面粗糙度的影响规律。最后得到最优工艺参数组合:刀具圆弧半径为5 mm,转速为800 r/min,进给量为1μm/r,背吃刀量为21μm,加工出的KDP晶体表面粗糙度值为0.017μm。

基于PSD的路面粗糙度快速检测方法研究

针对我国目前路面粗糙度仍然采用铺砂法和摆式仪手工检测的落后现状,提出了基于光电位置传感器(PSD)的路面粗糙度快速检测新方法.依据铺砂法的检测原理,给出了基于PSD的路面粗糙度快速检测的数学模型和硬件设计原理及标定结果.实验证明,该检测方法可有效地提高检测速度和检测精度.

木质砂轮的开发

普通砂轮是通过结合剂将无数细小的磨粒粘结在一起的,由于磨粒很硬,磨粒之问的粘结层十分微薄,导致磨粒间的接触几乎是刚性接触,砂轮具有较高的刚度。这种高刚度的砂轮具有高的磨削能力和磨削效率,缺点是被磨工件表面易产生划痕,难以获得高的表面加工质量。为了克服普通砂轮如sic砂轮存在的高刚性,本文尝试在SiC磨料中加入少量的木质微粉,使其在磨粒之间起半弹性作用,从而改善被加工表面质量。这种半弹性的木质砂轮,是利用木质粉末经干馏、筛选后作为磨料,在砂轮制备过程中混入。本文应用这种砂轮对花岗岩进行了大量的磨削试验及加工比对试验,试验结果表明,木质砂轮不仅具有较高的磨削能力和效率,而且能获得纳米级加工表面(Ra10nm/Rv112nm)。

氧化铝颗粒增强铜基复合材料线切割加工研究

采用粉末冶金方法制备了Al2O3/CU复合材料.研究了电参数对复合材料线切割加工速度和表面粗糙度的影响;用扫描电镜分析了复合材料线切割加工表面的SEM形貌.结果表明:选用较大的峰值电流和较短的脉冲宽度,可对复合材料进行较理想的电火花线切割加工;复合材料加工表面是由相互重叠的放电凹坑和凸缘组成,表面粘附有基体金属的球形熔滴和Al2O3颗粒.

低表面能防污涂料的动态性能

利用动态模拟实验装置模拟船舶航行时船舶水下防污涂层的实际工况,对四类船舶低表能防污涂层进行动态模拟实验,定期测量了表面接触角、表面粗糙度、防污涂层厚度等各项性能,研究各项性能的动态变化规律。结果表明:防污性能、涂层厚度均随实验时间的延长和模拟航速的增加而逐渐下降,表面粗糙度随实验时间的延长和模拟航速的增加而缓慢上升,配方中氧化锌成分的存在降低了涂料的防污效果。四类低表面能防污涂料达到1 a防污期效所需的涂层厚度分别为60.3,50.4,63.7和47.7μm。

非磁性外圆表面磁性磨粒光整加工实验研究

目的对比不同类型磁性磨粒的光整加工效果,找出加工效果较优的磁性磨粒以提高非磁性外圆表面的光整加工质量。方法以6061铝合金管为研究对象,在相同条件下采用不同类型的磁性磨粒进行光整加工实验。采用粗糙度测量仪测试试件加工前后粗糙度值的变化。使用电子天平测试试件加工前后的质量变化,得出不同类型磁性磨粒加工的材料去除率(MRR)。运用超景深显微镜观测试件加工前后的形貌变化,进一步对比不同类型磁性磨粒光整加工的效果。结果采用粘结法磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.326μm减小到0.286μm,Rz值从初始的2.34μm减小到1.95μm,MRR为0.26μm/min。采用简单混合磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.346μm减小到0.303μm,Rz值从初始的2.42μm减小到2.09μm,MRR为0.195μm/min。采用粘弹性磁性磨粒光整加工时,6 min后达到加工极限,Ra值从初始的0.332μm减小到0.146μm,Rz值从初始的2.25μm减小到1.05μm,MRR为0.651μm/min。结论与其他类型的磁性磨粒相比,采用粘弹性磁性磨粒光整加工非磁性外圆表面时,加工效果最优,试件表面质量得到大幅度提高。

硬质合金YG8高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,对硬质合金YG8进行了高速磨削工艺试验研究,测得了不同砂轮线速度、磨削深度和工作台速度条件下的磨削力和表面粗糙度,并对磨削的表面形貌进行了观测,揭示了硬质合金YG8高速磨削的材料去除机理。试验结果表明:将高速磨削技术应用于硬质合金材料的加工是一种切实可行的加工方法,能得到较好的表面质量并提高加工效率。随着砂轮线速度的增加,或者工作台速度和磨削深度的减小,磨削的最大未变形切屑厚度减小,磨削力减小,材料的比磨削能增加,使得工件的加工表面质量得到改善。

粗糙床面紊动产生机理初探

在分析已有近壁区光滑床面定性观察和定量测量结果的基础上,对完全粗糙床面明槽湍流偏斜系数S沿垂线的分布进行了讨论。结果表明:对于完全粗糙床面,当H/k>1.0时,在y/H<0.2的范围内有S>0,这意味着可能也存在低速条带,即流体紊动亦是由猝发所致;而对于H/k<1.0,即对于大尺度粗糙,紊动产生的途径有待进一步研究。