超低温加工技术的研究现状及发展趋势

航空航天等重点领域的难加工材料对加工工艺方法提出了挑战。本着"一代材料,一代工艺"的原则,先进加工工艺方法被广泛探索。超低温加工具有常规加工方法不可比拟的优势,包括少/无环境污染、健康危害小、零件表面完整性好、加工效率高、刀具寿命长、综合加工成本低等,适于难加工材料的加工。本文简述了超低温冷却加工技术的原理与实施方法,详细介绍了难加工金属、纤维增强复合材料、高分子聚合物、工程陶瓷等典型材料的超低温加工研究进展。同时,还介绍了国内外主要研发机构的超低温装备研制和应用现状。最后,对超低温加工技术进行了总结,并给出了技术发展趋势。

低温加工技术及其发展现状分析

低温加工是指在低温环境下进行的特殊制造过程,它利用低温下各种材料的物理化学性质,实现特定的加工目的,在许多场合下具有独到优点。对低温加工技术在光学、生物、化学、机械、电子和轻工业等行业中材料或器件的加工中的应用作了简要分析,并指出低温加工学有必要作为一门专门的学科来加以系统深入地研究。

低温加工及其应用

从改善难加工材料的切削加工性入手 ,论述低温加工的优势、效益及分类 ,同时介绍低温加工刀具材料 ,切削用量的选择。

低温加工用低温氮气系统研制

近年来,国内外机械加工领域陆续研究开展低温加工方面的研究。本套装置将低温技术运用于超精密加工领域,通过液氮加热产生低温氮气的方法,为数控机床提供气压0～0.1MPa,温度-150℃～0℃连续可调,控温精度优于±2℃的低温氮气。文中对该装置系统流程和设计做了详细的介绍。经实验证明,本套装置完全达到技术指标,系统设计合理、结构简单、易于控制和操作。

低温加工过程模糊控制系统的设计

针对低温加工过程的复杂性、精确数学模型难以建立的特点 ,建立了低温加工模糊控制系统 ,设计了自寻优模糊控制器。试验仿真结果表明 ,这种控制器具有快速、准确和超调量小的特点 。

基于模糊逻辑的低温加工智能控制

针对低温加工过程的复杂性、精确数学模型难以建立的特点 ,提出低温加工控制的模糊智能化方法 ,设计了参数自调整的智能积分 Fuzzy控制器。试验仿真结果表明 ,这种控制器兼顾了稳定性及快速性 。

基于多源数据融合的超低温加工环境智能监控研究

为实现超低温机床内部环境的智能化监测,分析了超低温加工过程中机床周边环境因素的变化情况。针对超低温加工过程中复杂的环境条件,提出了一种基于D-S证据理论数据融合算法的监测方案。研制了超低温加工状态监测预警系统,并开展了超低温加工环境监测实验。实验结果表明,采用多传感器融合方法可增加数据判断结果的可靠性及准确性,满足超低温加工过程中的智能监测及预警需求。

超低温加工用液氮稳定传输射流调控系统

为满足超低温加工中液氮射流稳定可调的需求,基于漂移通量模型研究了液氮两相流管路内流动机理,提出了增大管路热阻、改变管路局部阻力损失系数来调节液氮质量流量的液氮稳定传输射流调节策略。基于AMESIM仿真平台建立了换热管路液氮两相流模型,验证了管路中传感器布置方法的合理性,分析了液氮两相流流动规律和射流流量的可控性,设计了集液氮传输、状态监测、流量控制于一体的液氮稳定传输射流调控装置。结果表明,管路整体隔热效果良好,改变调节阀开度可有效地调节射流流量,采用合适的控制方法可以维持中低流量下液氮射流的相对稳定。

内喷式超低温加工机床的温度场仿真分析

以自主研制的内喷式超低温加工机床为分析对象,建立了该型号机床的整体三维模型。在充分分析机床边界条件的基础上,建立了内喷式超低温加工机床多物理场耦合的有限元分析模型。利用ANSYS进行热-流-固耦合仿真分析,得到内喷式超低温加工机床在一定转速下的温度场分布、变形以及热平衡时间等热态特性,并探究内喷液氮对机床热态特性的影响作用。结果表明内喷液氮对机床热态特性有明显的改善,得到的温度场和变形情况也为内喷式超低温加工机床的结构优化设计以及热误差补偿提供了参考。

安徽白山羊肉品质及其低温加工特性

为充分利用安徽白山羊肉的低温加工特性,以安徽白山羊肉(Anhui white goat meat,AWGM)为研究对象,以杂交商品羊肉(hybridized market sheep meat,HMSM)为对照,采用煮、烤、炸和斩拌4种低温加工工艺,测定其出品率、质构以及羊肉糜的动态流变学特性等指标,并结合感官评定,研究其鲜肉的品质特性。结果表明,AWGM鲜肉水分含量、L^(∗)、pH值显著高于HMSM(P<0.05),而脂肪、蛋白质含量和剪切力值显著低于HMSM(P<0.05);煮制和斩拌后AWGM的出品率、胶黏性显著高于HMSM(P<0.05),且烤制后硬度、胶黏性、咀嚼性和炸制后弹性显著高于HMSM(P<0.05),但炸制后硬度、胶黏性、硫代巴比妥酸值和斩拌后弹性、凝聚性显著低于HMSM(P<0.05);斩拌后HMSM肉糜的储能模量最大,表明HMSM的凝胶形成能力强,且煮制工艺和斩拌工艺的感官评价最好。综上,AWGM较适宜低温烤制和煮制工艺,HMSM较适宜炸制和斩拌工艺。

难切削材料的低温加工

本文介绍一种利用液氮（LN2）冷却的聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具加工高级陶瓷，用硬质合金刀具加工钛合金、因康合金和钽的方法。在LN2冷却的情况下，切削区温度被降低到较低的范围，所以，在所有加工条件下，刀具的高温强度和高温硬度仍然很高，且取决于温度的刀具磨损大大减少。研究表明，在切削相同长度之后，经LN2冷却加工的所有材料的表面粗糙度均远远优于未经LN2冷却加工的材料。

浅谈低温加工间空调及通风系统设计

通过工程实例,简要叙述低温加工间空调及附属区域通风系统的设计体会。

低温加工车间超长结构温度作用分析

本文通过对山东某屠宰厂低温加工车间（8℃-10℃）超长结构在温度作用下的结构应力分析，研究此类低温特种结构在单体长度超过相关规范要求情况下的结构特性。通过对不同楼板厚度和结构层高的多种算例的详细计算，分析并总结楼板最大温度拉应力与楼板厚度、层高等因素的关系。本文研究结果表明：对于此类单层超长低温特种结构，层高对温度引起的混凝土受拉应力影响显著。当层高较矮且结构单体长度超过规范要求时，应采取有效措施，防止结构楼板在温度作用下过度开裂。

低温加工设备的温度控制

低温加工区域容积为300mm×300mm×250mm,加工区中心温度在-30～-40℃范围内,采用R502作为制冷剂进行蒸汽压缩式循环制冷,通过温度监测,建立了温控加工区三维温度界面场,可以满足加工设备对低温加工区域的需求。

日本建造冷冻金枪鱼超低温加工运输船

冷冻金枪鱼超低温加工运输船支那普林塞斯号（译音、4,522t、新加坡籍）于2005年9月25日在山口县下关市的旭洋造船厂建成竣工，在命名仪式后出港开始工作。东洋冷藏株式会社为蓄养金枪鱼事业而包租了这艘船。冻结时间为12个h，较以往的冻结时间缩短了许多，因此保持高的鲜度是其特点之一，她与2003年建成的支那库印（译音）号为同样型号的姊妹船。

低温加工抗静电剂聚醚酰胺

总部在美国宾夕法尼亚州Philadephia的Arkema美国公司新推出作为抗静电剂的聚醚酰胺（polyetheramid）共聚物Pebax MX1948，特点熔点低，适用于聚烯烃和必须避免高加工温度的聚氯乙烯，目标市场是医疗、电子和药品工业。

发掘低温加工的潜力

5ME是提供加工技术及服务的公司，总部位于俄亥俄州辛辛那提．并在密歇根州沃伦设有一个技术中心。该公司市场营销和产品战略执行副总裁PeterTecos说，低温加工纳入新公司的业务会帮助这一技术发展进步，因为现在没有竞争制约因素阻碍其发展。5ME是一家独立的公司，可以自由地把技术应朋于任何制造厂商的机床。

可低温加工的PVC型材

[<欧洲塑料新闻>2004年第6期消息]美国Teknor Apex公司开发了一系列可在更低温度下加工的PVC配混料.