短电弧磨削蜂窝环热源公式研究及温度场仿真

为预测不同电压下常规短电弧磨削蜂窝环加工深度的影响,对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真热源公式进行了研究。针对热源系数与电压的关系,通过ANSYS软件研究得出的热源公式,并对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真。研究了适用于不同电压下短电弧常规磨削蜂窝环的热源公式,通过温度场仿真结果,分析了不同电压磨削蜂窝环的温度分布及变化趋势。结果发现:得出的热源公式适用于不同电压下短电弧磨削蜂窝环加工的温度场;仿真温度云图的变化规律以及分布情况符合短电弧磨削加工的实际情况,仿真结果误差在5.9%以内,吻合度较好,为预测加工深度提供了理论依据。

钛合金高速外圆磨削的温度特征实验研究

运用可磨热电偶技术多点测试钛合金磨削表面温度,并基于对TC4钛合金高速外圆磨削温度的测试实验,分析了砂轮线速度、磨削深度及工件速度等工艺参数对工件表面磨削温度的影响机制。揭示了表面磨削温度随着砂轮线速度的提高而上升,以及随磨削深度的增加而升高,随工件速度的提高而下降的变化规律。实验结果可为进一步研究高速磨削机理及优化工艺参数提供依据,从而实现改善工件表面质量、提高加工效率的目的。

超高速磨削温度的实验研究

用人工热电偶方法对40Cr和45#钢的超高速磨削温度做了深入的实验研究。发现提高砂轮线速度,工件的磨削温度随之升高;但从某一速度开始继续提高砂轮线速度,磨削温度却呈明显下降的趋势。这就预示超高速磨削温度较低,适合磨削。同时对超高速磨削的比磨削能进行了研究,表明大切深超高速磨削是可行的,发现40Cr钢的超高速磨削性能优于45#钢。

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.

超声振动辅助微磨削温度场的实验研究

采用热电偶方法,对石英玻璃工件进行有、无超声振动的磨削温度实验研究。首先选择合适的热电偶及热电偶测温方法;然后设计了超声振动辅助微磨削实验方案并分析超声振动在不同加工参数下对磨削温度场的影响。实验结果表明:超声振动能够有效的降低磨削过程中的温度。

金属材料超高速磨削温度场的实验研究与有限元仿真

在用热电偶进行磨削温度实验的基础上,分别运用解析法和有限元仿真法研究了金属材料超高速磨削的温度场,得出了其磨削温度场的分布;并分析了不同热源模型对温度场分布的影响。分析结果表明:随着Peclet数L值增大,磨削区热流分布从三角形变为均匀分布,且不同热源模型最高磨削温度相近,但出现的位置不同。

高速外圆磨削弧区工件表面温度的测试与分析

高速磨削过程中磨削弧区会产生大量的热量,导致磨削弧区温度升高.其中大部分的热量传入工件,当温度超过某一临界值时,会影响工件表面的完整性,从而影响工件的使用性能.针对现有磨削工件温度测试方法在外圆磨削应用中的局限性,设计了基于热电偶的高速外圆磨削弧区温度测试装置,并将其应用于工程试验,成功测得了磨削弧区工件的表面温度,取得了良好的效果.

磨削淬硬温度场数值模拟与试验研究

磨削温度作为影响磨削淬硬工艺的重要因素,直接关系着工件的表面质量。为研究其在磨削淬硬过程的分布情况,确定磨削淬硬机理,建立磨削温度场的数学模型,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真研究,通过对磨削温度场的分布以及变化情况的分析验证磨削淬硬的机理,并根据仿真结果对淬硬层深度进行预测。最后进行磨削淬硬试验,对工件显微硬度进行测量,将预测结果和试验结果进行比较,验证仿真结果的有效性,表明可以通过仿真来对其进行研究。

磨削温度的实验研究

为了研究磨削温度,用实验方法和理论计算方法讨论了磨削区的最高磨削温度以及热电偶测温技术的实质和过程.通过平面磨削实验,测量了磨削接触区的最高温度,并对测量温度值与理论计算值进行了比较,发现实验结果与采用热模型理论的计算结果基本一致.

基于热电偶技术的磨削温度的研究

为防止磨削烧伤,磨削温度的实验一直是金属磨削研究中的热点。运用半人工热电偶技术,进行了3种特殊金属材料(灰铸铁、M50钢、38MnSiVs6钢)在不同磨削切深条件下的平面磨削温度实验,以选最优的切深来防止其磨削烧伤。用绝缘的电木做夹具避免磨削液对测量系统的不利影响。同时用有限元方法分析了磨削温度。发现测量的磨削温度与有限元计算结果基本一致。

磨削硬化深度预测

磨削硬化是利用磨削过程中产生的热、机械复合作用直接对工件进行表面淬火的新工艺。通过建立磨削温度三维分析模型和热金属效应分析,实现磨削硬化加工工件硬度的预测。基于瞬时温度分布和运动非稳定三维热传导微分方程,并考虑砂轮与工件及冷却液与工件交互作用时热传导情况和材料本身的热扩散,建立了磨削温度三维分析预测模型,结合对加工过程奥氏体相位比例的计算及珍珠岩、残余奥氏体和马氏体的转变等热冶金效应分析,得出磨削硬化加工后硬化深度,实现随加工参数变化的硬化深度分布预测。将此模型与有限元模型进行对比,并通过实验进行了验证。

形貌重构砂轮磨削试验研究

设计了一种金刚石纤维切削装置,用其对白刚玉砂轮进行断续飞切来加工出断续微沟槽,从而实现砂轮的表面形貌重构。采用原始砂轮及形貌重构砂轮分别进行GCr15淬硬轴承钢的常温干式、浇注式磨削的对比试验研究,探讨了形貌重构砂轮的磨削性能。试验结果表明:相较于原始砂轮,在相同的试验条件下形貌重构砂轮在磨削时其磨削力和磨削温度均可以显著降低。通过常温干式、浇注式润滑条件下的磨削对比试验验证了形貌重构砂轮可以更有效地将磨削液带入磨削区进行润滑冷却。

磨削温度信号的测量与分析

在磨削力的研究和磨削加工过程监控中都需要测量磨削温度。通过试验和理论计算,研究了磨削区的最高磨削温度及热电偶测温技术。试验采用对合金钢38MnSiVS6进行平面磨削加工,使用人工热电偶测量磨削接触区的最高温度。通过对测量温度值与理论计算值进行比对分析研究,发现试验结果与采用热模型理论的计算结果基本一致。研究结果还表明,热电偶结的大小对信号的可靠性和准确性有很大的影响。影响测量精度的其他因素还包括热电偶时间常数,高速流动的冷却液,信噪比的改善等。

纳米ZrO_2陶瓷二维超声磨削温度实验研究

磨削参数的选择对工件表层磨削温度有着重要影响。本文采用人工热电偶法,通过普通磨削和二维超声振动磨削的对比实验,重点分析了对纳米ZrO2陶瓷平面磨削温度影响最大的磨削参数——磨削深度的影响。实验表明当磨削深度超过临界磨削深度时,陶瓷材料的被去除机理将由塑性去除转变为脆性去除破坏,磨削温度也显著升高。此外,本文还从粒径角度对纳米ZrO2陶瓷材料的磨削温度进行了实验研究和分析。

缓进深切磨削钛基复合材料磨削温度的研究

颗粒增强钛基复合材料(PTMCs)是具有高强度、高硬度和良好耐热性的新型金属基复合材料,在航空航天领域具有广阔应用前景。针对PTMCs材料极易发生的磨削烧伤问题,开展PTMCs材料的缓进深切磨削研究,对磨削过程中磨削温度和工件表面形貌的变化规律进行了分析。利用有限元温度仿真的方法,研究缓进深切磨削PTMCs传入工件的热量比例。结果显示:缓进深切磨削PTMCs过程中,磨削深度大于0.6mm时容易发生烧伤;当工件材料表面发生严重烧伤时会产生裂纹;随着磨削深度增大,加工表面形貌逐渐变差。

金刚石磨轮加工花岗石时磨削温度测量系统的建立

设计了一套在SYM 1 0型石材磨抛机上采用半人工热电偶的方法测量磨削温度的新装置。该装置在金刚石磨轮上布设单根镍铬电偶丝 ,同磨轮基体组成半人工热电偶。

WC-Co涂层磨削过程中的温度与相变

针对WC-Co涂层在磨削中磨削温度会引起相变,进而导致磨削缺陷的问题,以DMU70V数控铣床为平台进行WC-Co涂层磨削实验,利用K型热电偶和DGF40N光纤式红外测温仪测量磨削温度,借助x-射线衍射仪分析磨削前后WC-Co涂层物相组成.实验结果表明,利用热电偶测得的磨削温度与根据磨削过程中WC-Co涂层物质相变推测得到的磨削温度相差较大,利用WC-Co涂层物质相变推测的磨削最高温度与DGF40N光纤式红外测温仪测得的磨削最高温度一致,说明可以利用WC-Co涂层物质相变来推测磨削最高温度,为一些不能直接测量磨削温度的场合提供了新方法.WC晶粒在WC-Co涂层干磨削时大多异质生核,磨削后产生的WC晶粒粒度大,从而导致WC-Co涂层的强度下降,WC-Co涂层不宜干磨削.

大尺度台板端面磨削加工的三维仿真与试验研究

针对大尺度台板端面磨削加工容易出现磨削烧伤的问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了单颗磨粒磨削有限元模型,仿真分析分别得到磨削速度和磨削深度对磨削温度的影响规律。基于仿真结果,以避免台板端面出现磨削烧伤为目标,利用内径147mm、外径197mm的杯型白刚玉砂轮,对材料为316L不锈钢的大尺度台板进行端面磨削工艺优化的实验。实验结果显示,砂轮转速在(1250~1600)r/min范围内选取,磨削深度控制在20μm左右,可以获得良好的端面磨削效果。

磨削温度遥测法的研究

利用半人工热电偶在M131W万能外圆磨床上通过对磨削进给量等工艺参数与磨削温度之间关系曲线的多次实验,结果表明:在无冷却液的情况下用遥测法测得的磨削温度曲线与用传统的集流环法测得的磨削温度曲线基本一致,且能在有冷却液条件下进行测量。与集流环法相比本方法测量稳定,精度高。

平面磨削温度场有限元仿真及实验

在考虑不同磨削参数对温度场的影响的情况下,根据三角形热源模型对磨削工件进行了有限元仿真,获得了工件的温度分布。采用热电偶法测量了工件的磨削温度,发现有限元仿真值与实验测量值相当吻合,仿真结果能够真实反映工件的温度场。该有限元仿真方法对磨削过程中工件温度场的研究具有实际意义,为避免磨削烧伤提供了技术支持。