基于磨粒三维轨迹的钽酸锂双面研磨均匀性

为了改善钽酸锂(LiTaO_(3),LT)晶片的材料去除均匀性,提出一种考虑磨粒三维微切削的材料去除均匀性模型。根据钽酸锂晶体脆/塑性去除机理,结合研磨垫表面磨粒的分布特征,运用力平衡方程计算了研磨垫上各磨粒的切入深度与切屑截面积。通过运动学分析推导了双面研磨中磨粒运动轨迹方程,建立了考虑磨粒三维微切削的材料去除均匀性模型,并研究了齿圈与太阳轮转速比m、下研磨盘与太阳轮转速比n对材料去除均匀性的影响。最后,开展了钽酸锂晶片固结磨料双面研磨实验,测量了不同转速比m,n下晶片的总厚度变化,验证了模型。实验结果表明:材料去除均匀性受转速比m,n的影响较大,当转速比m,n分别为0.85,1.3时材料去除均匀性最佳,此时晶片的总厚度变化为0.83μm,实验结果与仿真一致。所建模型对改善钽酸锂晶片双面研磨材料的去除均匀性有一定的指导意义。

磨粒粒径对蓝宝石研磨均匀性影响的试验研究

通过蓝宝石衬底的单面研磨试验研究,分析了W14和W3.5的B4C磨粒研磨后蓝宝石表面的微观形貌和宏观形貌,W14的B4C磨粒加工后蓝宝石表面微观裂纹密集且交错分布,体现了以滚轧和挤压为主的材料脆性去除作用,相同条件下,W3.5的B4C磨粒加工的蓝宝石表面划痕均匀,表面无微观裂纹,实现了以切削为主的材料延性去除形式。测试分析结果表明:磨粒粒径的选择对蓝宝石的研磨表面状态具有重要影响,其选择准则除考虑要达到的粗糙度等级之外,还必须同时考虑与研磨盘的嵌入作用及其对加工表面状态的影响;W3.5的B4C磨粒研磨加工后的蓝宝石表面宏观和微观均匀性良好,表面粗糙度、平面度等符合抛光前道工序的要求。

低碳中锰抗磨球墨铸铁的研制及其磨粒磨损性能研究

从回收和再生利用高锰钢废料中锰资源的角度出发,探讨了以高锰钢废料作为主要原材料生产低碳中锰抗磨球墨铸铁的可能性及存在的技术问题,并对比考察了所研制的材料同中锰抗磨球墨铸铁KMTQMn6的磨粒磨损性能和环境协调性.研究结果表明,所研制的低碳中锰球墨铸铁的耐磨性能更好、环境负荷更低,是具有良好环境协调性的球墨铸铁.

氧-乙炔焰镍基碳化钨喷熔层的磨粒磨损性能和抗咬合性

利用ＭＭ２００型磨损试验机研究了氧－乙炔焰镍基碳化钨喷熔层的磨粒磨损和抗咬合特性，并与硼化物层进行了比较。结果表明，由于镍基碳化钨喷熔层具有硬质相弥散均匀分布于高强韧性镍基固溶体中的组织结构，故与硼化物层相比，具有较高的抗磨粒磨损性能和抗咬合性。研究结果对于农业机械零件表面强化工艺的选择和修复具有指导作用。

镍基自熔性合金喷焊层耐磨粒磨损特性研究

本研究选择ＦＮｉ１５Ａ，ＦＮｉＷＣ３５自熔性合金粉末作为耐磨粒磨损喷焊材料，用等离子喷焊和氧乙炔喷焊工艺制备的试样进行了销盘式低应力和碾压式高应力磨粒磨损试验．结果表明：ＦＮｉＷＣ３５喷焊层比ＦＮｉ１５Ａ喷焊层具有更优良的耐高应力磨粒磨损性能，但在低应力磨粒磨损中，它与ＦＮｉ１５Ａ的相对耐磨性主要取决于磨粒的种类和硬度；对于同一种喷焊材料，氧乙炔喷焊层比等离子喷焊层具有更好的耐磨粒磨损性能；等离子喷焊层的耐磨性不仅与喷焊材料有关，而且在很大程度上取决于喷焊工艺．

水分对无烟煤破碎行为和研磨能耗的影响

煤中水分赋存形态和含量的变化会改变煤炭物理特性和孔隙结构,进而影响其破碎过程。为研究煤炭所含水分对其破碎行为的影响,以无烟煤为研究对象,利用加装功率测量装置的哈氏可磨仪模拟中速磨煤机内的破碎环境,对不同含水量煤样开展多时间批次的单独与混合破碎试验,并研究水分对煤炭破碎速率、煤粉细度及研磨能耗的影响。试验结果表明:相比于原始煤样,均化浸泡煤样单独破碎时初始粒级物料破碎速率因含水量的增加明显减小,其可磨性指数随水分增加先减小后增大,煤粉细度t10与含水量呈正相关关系。干、湿煤样混合破碎时13.34%含水量样品破碎速率和细粒级物料生成速率远大于相同水分的均化浸泡煤样,且其可磨性指数大于原煤;其他含水量的混配煤样可磨性指数略小于均化浸泡煤样,此差异随含水量增加而变大,而破碎速率和细粒级物料产率与均化浸泡煤样差别较小。经典能量—粒度关系模型可用来表征不同水分梯度样品单独和混合破碎过程,内、外水分不同程度降低了无烟煤抵抗破碎的能力,单独破碎时含水量增加可显著提高能量效率;将含水量参数引入能耗模型,实现对多梯度水分煤样破碎过程的表征。通过探究煤中含水量对煤炭破碎能耗的影响机理,揭示煤炭破碎过程中能量损失方式并为优化煤炭破碎工艺、降低能耗提供理论指导。

WC/Ni60等离子喷涂层的耐磨粒磨损特性研究

对Ni60和不同含量的WC+Ni60复合材料的等离子喷涂层进行了磨粒磨损试验,结果表明:WC+Ni60涂层比Ni60涂层有较高的耐磨粒磨损性能,其中25％WC+Ni60涂层试样的耐磨粒磨损性能最好。几种涂层的磨粒磨损机理均为显微切削。

镍基碳化钨喷焊涂层组织与磨损性能研究

采用带有能谱仪的扫描电镜、X射线衍射和透射电镜技术分析了氧乙炔火焰喷焊WC增强镍基自熔性合金复合涂层的组织结构,并采用湿砂橡胶轮式磨粒磨损实验机对该涂层、镀铬层以及Q235钢进行了抗磨粒磨损性能测试.结果表明,复合喷焊层的结构为在γ-Ni固溶体基体上较均匀的分布着颗粒较粗的WC粒子和弥散分布着大量细小的碳(硼)化物硬质相,这些细小的硬质相主要是Cr7C3,Cr23C6和Ni3B等.在相同的实验条件下,镀铬层和Q235钢的磨损失重分别为喷焊层的1.86倍和29.8倍.

烧结矿单辊破碎机抗磨损技术研究

单辊破碎机是烧结矿生产线上一个重要的部件,其工作环境与性质决定其必须具有抗高温与耐磨损的特性。针对目前单辊破碎机易磨损、寿命短的问题,首先,对其失效原因与磨损机理等方面进行了研究,得出其主要磨损形式是高温环境下带有凿削形式磨损的磨粒磨损。然后,研究了其抗磨损结构设计的方法,并对其材料选择与耐磨堆焊工艺等进行了详细分析与探讨,设计了一种抗磨损的长寿命烧结矿单辊破碎机。最后,通过工程实际使用验证了提出的单辊破碎机抗磨损技术是可行且有效的。

不同粒度Al_2O_3复合涂层的磨粒磨损行为研究

将微米级、亚微米级、纳米级 3种粒度的Al2 O3 与Ni基自熔性合金制成复合粉末后 ,用氧乙炔焰热喷焊工艺制备出复合涂层 ,研究了载荷大小、磨损时间等对涂层耐磨粒磨损性能的影响。结果表明 ,在低载荷下 ,纳米Al2 O3复合涂层的耐磨性最好 ;而在高载荷下 ,微米Al2 O3 复合涂层的耐磨性最好。

磁性研磨加工机理及工艺研究

本文对磁性研磨加工的机理进行了分析研究,并就外圆表面的研磨工艺参数对研磨特性的影响规律作了实验研究。

无理数转速比下的平面研磨轨迹均匀性研究

平面研磨过程中磨粒与工件的相对运动轨迹分布对工件表面质量有重要影响。针对有理数转速比下的研磨加工过程中磨粒轨迹重复的问题,对磨粒相对工件的运动轨迹进行了研究,分析了典型的定偏心式主驱动方式平面研磨过程中磨粒轨迹对抛光均匀性的影响,提出了一种无理数转速比的平面研磨加工方法,利用Matlab工具对无理数转速比平面研磨加工进行了运动学仿真,理论分析了基于螺旋线磨粒排布的研磨盘在无理数转速比下的磨粒轨迹均匀性。仿真结果表明,无理数转速比下的磨粒轨迹线是开放的,其在均匀性方面优于有理数;对于不同无理数转速比,研磨轨迹均匀性随着转速比的增大而提高,但随着研磨时间的增加其均匀性趋于相同。该研究为无理数转速比平面研磨抛光设备的研制提供理论依据。

PDC破岩条件下的岩石研磨性评价

岩石的研磨性是钻井过程中钻头的磨损预测及优化的重要因素。为了预测钻遇地层岩石的研磨性,建立了钻井过程中PDC复合片的磨损计算模型,从而得到了岩石研磨性的预测方法。首先,通过复合片与地层之间的受力分析并结合岩石的破碎条件,建立了不同钻压条件下地层对复合片的作用力计算模型。根据石英含量的概率密度分布情况,获得了岩石中参与磨损的颗粒与复合片底部的真实作用力。然后,根据PDC复合片磨损的几何原理,建立了地层对钻头复合片的磨损计算模型。通过室内实验对模型进行修正,分析了岩石各种属性对复合片磨损的影响规律,揭示了各参数影响复合片磨损的主次顺序依次为:弹性模量>石英含量>内摩擦角>表面粗糙度>泊松比>内聚力。基于该磨损模型建立了岩石研磨性评价指标,对制定了岩石研磨性的分级标准具有一定的借鉴意义。

冲击锤式破碎机溜槽中板的磨损分析与改进

针对锤式破碎机的特殊工况,对破碎机溜槽中板的磨损原因进行分析,通过采用双金属复合耐磨材料,同时改进破碎机底槽的结构,提高了中板耐磨性能,并实现了磨损区域可更换,维护方便,降低了使用成本。

磨粒分布对轨迹非均匀性影响的理论分析

轨迹分析方法是衡量研磨抛光过程中材料去除非均匀性的一种重要研究手段,通过对研磨抛光过程进行磨粒运动轨迹分析,可以为其工艺参数的优化选取提供重要参考依据。文章采用轨迹分析方法,基于轨迹分布非均匀性的量化指标,对研磨抛光工具表面的不同磨粒分布进行分析。从磨粒在工具表面的均匀、统计、周向、径向分布等角度揭示磨粒分布对轨迹分布非均匀性的影响规律,为研磨抛光过程中工具的磨粒分布设计和工艺参数优化提供理论依据。

磨削花岗石过程中钎焊金刚石磨损特征分析

通过跟踪测量金刚石磨粒出露高度及其磨损状态比例,分析钎焊金刚石在磨削花岗石过程中的磨损特征,利用三明治热电偶法测量工具-工件接触区的工件表面温度.结果表明,在所试验的钎焊工具中,金刚石磨粒主要以破碎磨损为主,约有44%的磨粒直接从完整状态产生台阶式宏观破碎,磨粒的宏观破碎均发生于磨粒与结合剂的结合部.磨削过程中工具-工件接触区的表面温度约为480℃,该温度不足以使金刚石磨粒产生石墨化.钎焊金刚石磨粒的出露高度越高,磨粒所承受的弯矩越大,弯矩增加以及工件对磨粒的剪切力是导致金刚石磨粒产生结合部破碎的主要原因.

单颗立方氮化硼磨料磨损过程试验研究与分析

设计单颗磨粒磨削装置,通过超景深显微镜观测单颗立方氮化硼(CBN)磨粒的磨损现象,分析CBN磨粒磨损状态的变化规律及原因。研究表明,钎焊CBN磨粒磨削合金渗碳钢20Cr Mo时,可将CBN磨粒磨损状态变化归纳为微观磨损、磨平、宏观破碎和失效4种形式。由于磨粒的磨损规律受磨粒表面形貌、磨粒的突出高度及磨削深度的影响,每个CBN磨粒的磨损形式不尽相同。在单颗粒磨削过程中,磨削深度对磨粒破碎形式有较大的影响,在磨削深度较小时,磨粒磨损以微观磨损和磨平为主;在磨削深度较大时,磨粒磨损以宏观破碎为主,并导致磨粒的失效。

WC的质量分数对喷熔层耐磨性能的影响

在自熔性合金粉末Ni60中机械混合不同质量分数的WC进行火焰喷熔,通过喷熔工艺性能试验、喷熔层宏观硬度测试、喷熔层低应力磨粒磨损试验、喷熔层冲击磨粒磨损试验和显微组织分析,研究了w(WC)对喷焊层耐磨性能的影响。试验证明:随着合金粉中w(WC)的增大,喷焊工艺性能变差,但当w(WC)低于50%时,WC的加入对喷焊工艺性能影响不很明显,喷熔层硬度变化不大,喷熔层低应力磨粒磨损性能随w(WC)的增大而提高;当w(WC)大于50%时,WC的加入使喷熔工艺性能变得极差,喷熔层的硬度和耐低应力磨粒磨损性能降低。由于WC硬而脆的性能和在喷熔层显微组织中起分割基体的作用,喷熔层耐冲击磨粒磨损性能随w(WC)的增大而降低。

基于改进LCPC测试方法的盾构隧道土体磨蚀性试验

法国桥梁道路实验室磨蚀性(Labroatoire Central de Ponts et Chaussées,LCPC)试验是测试土体磨蚀性的一种常用方法,但现有LCPC试验在评估盾构隧道土体磨蚀性时存在土体颗粒有效破碎率高、测试过程中颗粒级配变化较大等问题。鉴于此,采用圆形测试钢片替代原有矩形测试钢片,并进行对比试验。结果表明:改进后的圆形测试钢片比原有矩形测试钢片导致的土样颗粒有效破碎率大幅降低,提高了土样在LCPC试验过程中颗粒级配的稳定性;改进后的圆形测试钢片在测试过程中的磨损以磨粒磨损为主,有效剔除了冲击磨损,更符合盾构隧道工程特点;在以磨粒磨损为主时,2种测试条件下的磨损指数(LCPC abrasivity coefficient,LAC)值换算关系为LAC_(矩)=0.93LAC_(圆),其中LAC_(矩)为矩形钢片测试条件下的LAC_(值),LAC_(圆)为圆形钢片测试条件下的LAC值;改进后的试验方法准确评估了北京地铁19号线右安门外站—牛街站区间和大兴国际机场线3#风井—草桥站区间的圆砾卵石地层的磨蚀性。本研究对于提高LCPC试验方法评价盾构隧道土体磨蚀性的准确性提供了重要途径。

具有仿生特征的球磨机提升条耐磨性数值模拟

球磨机是磨矿领域重要的设备之一,为了延长球磨机衬板上提升条的使用寿命,以提升条的磨损失效为研究对象,建立了比例缩小后的球磨机物理模型;在现有衬板结构参数的基础上,依托仿生耦合理论和磨粒磨损相关理论,根据提取到的生物耐磨特征的尺寸参数和比例关系,分别建立了加装不同形态非光滑特征提升条的物理模型和现有的提升条物理模型;利用EDEM离散元分析软件及其自带的BPM粘接模型,在不同的非光滑单元条件下衬板上受到的累积力和累积能量来分析装有不同表面特征的提升条的耐磨性;通过统计加装不同表面特征提升条的球磨机物理模型在仿真中BPM粘接键的断裂数目来评价不同提升条表面结构对矿石破碎效果的影响。仿真中,矿石颗粒的粘结键断裂数目较无非光滑特征的提升条提高了6.4%,其对磨损性能影响较大的切向累积力和累积能量分别较无非光滑特征的提升条减少了59.5%和32%。