水平振动抛磨颗粒介质流场特性分析

目的探索不同振动参数下水平振动抛磨颗粒介质的流动模式和流场特性。方法基于离散元法(DEM),对水平振动抛磨工艺下的颗粒介质运动特性进行模拟,分析颗粒介质的流场特征和不同参数下颗粒介质的流态变化,研究颗粒介质床层高度比、空区变化和对流面积比对整个颗粒系统对流强度的影响,以及颗粒介质的平均速度对流场的影响,并通过高速摄影速度测试实验验证模拟的有效性。结果在外部振动作用下,颗粒介质流场可分为对流区、混流区和稳流区3个区域。随着频率的增加,颗粒介质的平均速度在18 Hz达到最大,然后减小。随着振幅的增加,颗粒介质的平均速度增大。颗粒介质的床层高度比、空区和对流面积比的变化与平均速度随振动参数的变化趋势一致。结论随着振幅增大或是频率达到18 Hz左右时,平均速度变大,颗粒介质床层逐渐由上层到下层从只有稳流类固态转变为有对流与混流的类液态。颗粒介质的平均速度与对流强度的变化趋势一致,因此可通过前者预测后者的变化,而且增加振幅比增加频率能够更有效地提升对流的流化程度。

叶片安装高度对水平振动抛磨介质作用行为影响

为探究叶片安装高度对颗粒介质作用行为的影响,基于离散元法分析叶片不同安装高度下颗粒介质流场特征及其力学行为,并进行振动抛磨实验,采用粗糙度仪和超景深三维显微镜测试不同安装高度下叶片加工前后表面粗糙度及表面形貌的变化。结果表明,随着叶片距容器底部高度h增加,颗粒介质对叶盆表面的接触力、相对切向速度及切向累积接触能量逐渐减小,对叶背表面的接触力和切向累积接触能量先增大后减小,相对切向速度逐渐减小;表面粗糙度下降率随h变化规律与切向累积接触能量一致,当h=16 mm时,叶盆、叶背表面粗糙度均下降至0.25μm,获得较好的加工效果。叶片安装高度显著影响了颗粒介质对叶片表面的力、相对速度和接触能量,进而改变颗粒介质对叶片的抛磨效果,接触力为影响抛磨效果的主要因素。

安装角度对交叉孔试件振动抛磨效果的影响分析

为探究试件安装角度对交叉孔转接部位抛磨效果的影响,基于离散单元法对交叉孔试件振动抛磨加工工艺进行仿真分析。研究发现:与安装角度为0°,90°时相比,安装角度为45°时,交叉孔转接部位的加工均匀性较好,且转接部位磨损深度的最小值大于安装角度为0°,90°时磨损深度的最小值。基于单因素试验方法,采用ZLC100卧式振动抛磨设备对不同安装角度的交叉孔试件进行抛磨加工试验。结果表明:与安装角度为0°,90°时相比,安装角度为45°时,交叉孔转接部位毛刺的去除效果较好,转接部位倒圆角效果较明显,测得转接部位圆角半径在0.3~0.7 mm范围内,大孔和小孔内侧表面8个区域表面粗糙度归一化值Ra*有明显的下降趋势,试验得到的结论与仿真分析的结论相符合。

航发叶片类零件振动回转抛磨的磨损行为分析

振动抛磨已应用于航空发动机叶片抛光,该工艺仍存在加工效率低、均匀一致性差的问题。针对这些问题,基于离散元法和滚磨光整加工理论,提出了航空发动机叶片类零件振动回转抛磨工艺方案。采用EDEM模拟分析了工件表面磨损深度随时间的变化规律,并探究了工件埋入深度、滚筒大小(直径、长度)对加工效果的影响。结果表明:相对于传统的振动抛磨,振动回转抛磨能改变工件在颗粒介质流场中的空间位置,有利于提高工件表面加工一致性;当工件在回转过程中的空间位置沿径向变化较小时,即工件位于滚筒轴心位置,工件的加工效果较好;通过改变滚筒大小,可以改善工件的加工效果,综合考虑工件表面加工效率及均匀一致性,根据仿真结果选取滚筒大小最佳参数范围:滚筒直径:(90~100)mm,滚筒长度:(80~100)mm。

Ultrasonic magnetic abrasive finishing

Put forward a new kind of polishing method,ultrasonic magnetic abrasive fin-ishing(UMAF),and studied its mechanism of improving polishing efficiency.By analyzingall kind of forces acting on single abrasive particle in the polishing process and calculatingthe Size of the composition of forces,get the conclusion that UMAF will enhance the effi-ciency of the normal magnetic abrasive finishing(MAF)due to the ultrasonic vibration in-creases the cutting force and depth.At last the idea of designing the UMAF system basedon numerical control milling machine is put forward which is convenient to setup and willaccelerate the practical application of MAF.