增材制造316L熔覆层表面成形质量实验研究

增材制造是近些年来新兴的一种制造方法,具有绿色环保、节约材料、生产周期短等优点,激光熔覆技术是金属材料增材制造的主要方法。通过激光熔覆实验制备316L熔覆层,分析了熔覆层表面成形质量,探究了激光功率、送粉速率、扫描速度、搭接率、每层提升量、扫描路径对316L熔覆层表面形貌的影响,对实验结果进行分析得到:随着激光功率的增大,熔覆线宽度和熔深增大,熔覆线高度先增大后减小,稀释率先减小后增大;随着扫描速率的增大,熔覆线高度、宽度、熔深均减小,稀释率总体的变化趋势是增大;随着送粉速率的增大,熔深先增大后减小,熔覆线高度增大,宽度和稀释率减小;当横向搭接率为45%时,熔覆层表面较为平整;当z轴抬升量等于单层熔覆高度时,成形件高度最高且成形形貌好,无塌陷现象;采用往返扫描方式成形的试件两边高度形貌均匀且高度一致,没有明显坍塌现象。实验结果为激光熔覆316L的技术提供了数据支持和实验依据。

金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

GFP和LAPS协议在EoS应用中的传输性能比较

论述了衡量EoS传输性能的重要参数,并据此分析了LAPS与GFP在网络应用中对数据传送效率和性能的不同影响。基于多业务传送硬件平台对GFP和LAPS在传输过程中的丢包率指标进行测试,实验结果表明帧长是影响协议传输性能的主要因素,在短帧情况下GFP和LAPS具有相似的传输性能,在长帧情况下GFP的传输特性明显优于LAPS。

研磨压力对聚晶金刚石表面质量的影响

使用金刚石平磨盘对聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)复合片的金刚石层进行高速研磨实验,研究研磨压力对PCD研磨去除率、表面粗糙度和表面形貌的影响。结果表明:当研磨压力为0.10~0.18MPa时,随着研磨压力的增大,PCD的研磨去除率增大,表面粗糙度减小。PCD研磨表面缺陷主要包括沿晶破碎、微小凹坑、机械划痕、微裂纹等,且随着研磨压力增大,研磨表面平滑面积扩大,机械划痕变小。

某车型翼子板表面质量问题改善方案

对某车型翼子板表面质量问题进行分析,根据不同的缺陷设计不同的改善方案,经过多次验证及调试达到改善表面质量的目的,通过对翼子板表面质量的改进,提高了零件的外观质量,为汽车行业其他零件的表面质量改进提供参考。

激光喷丸搭接率对300M钢组织和性能的影响

对300M钢进行不同搭接率的激光喷丸处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及三维表面形貌仪等研究了不同激光喷丸搭接率下300M钢组织和性能的变化规律。结果表明:激光喷丸使300M钢表层形成了梯度纳米结构,表层针状回火马氏体破碎形成纳米晶,局部区域产生非晶化转变,亚表层组织产生一定塑性变形,形成大量的位错及孪晶等晶体缺陷,芯部仍保留着针状回火马氏体结构。由于激光光斑能量固有的空间高斯分布特征,300M钢表面发生物质流动形成冲击凹坑,并产生大量的表面微裂纹。随搭接率的增加,激光喷丸300M钢的表面粗糙度降低,表层强化区域增加,表层晶粒尺寸减小。激光喷丸处理提高了300M钢的强度和塑性,且表层断口形貌特征向韧-脆混合型断裂转变。

机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟研究

温度场是决定机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量的重要因素,为了提升激光熔覆修复质量,提出机电设备零件缺陷激光熔覆修复过程温度场模拟方法。建立机电设备零件物理模型,根据该模型分析不同路径下的激光熔覆扫描过程,确立物理模型的信息参数。对物理模型实行网格划分,获取机电设备零件缺陷在修复过程中的温度场分布特征及变化规律。根据分析结果和物理模型对不同搭接率条件下机电设备零件缺陷激光熔覆修复温度场数值进行模拟,依据模拟结果实现激光熔覆修复,以此进一步提升机电设备零件缺陷激光熔覆修复质量。

固结磨料研磨石英晶片材料去除率建模与试验研究

针对固结磨料研磨石英晶片材料去除率难以预测的问题,提出一种基于接触力学和广义回归神经网络(GRNN)的石英晶片材料去除率模型。首先根据脆/塑材料去除机理、磨粒块与晶片微观接触简化形式,采用微积分、力平衡原理等方法,建立了理想情况下的材料去除率模型。然后采用微单元法,进行了三因素四水平正交试验,并通过GRNN分析研磨液流量、研磨液浓度、研磨盘转速与材料去除率修正系数的映射关系,进一步完善了材料去除率模型。最后为验证材料去除率模型,设定研磨盘转速为20 r/min,研磨液浓度为5 wt.%,研磨液流量为36 ml/min,仿真并测量不同研磨压强以及相对速度下,晶片材料去除率预测值与实际值。结果表明:研磨压强和相对速度的增加使晶片材料去除加快,材料去除率模型预测值与实际值变化趋势相同,模型误差为8.57%。材料去除率模型基本满足固结磨料研磨工艺中石英晶片材料去除率预测需求。

磨料形貌及分散介质对4H碳化硅晶片研磨质量的影响研究

研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面:水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。

红外光学材料单晶锗固结磨料研磨加工特性研究

为实现单晶锗高质高效研磨加工,采用固结磨料研磨加工方式,以单晶锗的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,通过单因素实验和正交实验,研究研磨垫磨粒大小和研磨参数(研磨盘转速、研磨压力、研磨时间)对固结磨料研磨加工特性的影响规律。结果表明:采用磨粒粒度为W 8-12的金刚石研磨垫可以同时兼顾单晶锗的表面质量和加工效率;研磨参数对单晶锗表面粗糙度的影响相对较小,影响单晶锗材料去除率的显著因素顺序为研磨盘转速>研磨时间>研磨压力;以材料去除率为目标的最佳研磨参数为:研磨盘转速80 r/min,研磨压力9 kPa,研磨时间4 min;通过响应曲面分析得到研磨盘转速和研磨压力的交互作用对材料去除率的影响较大。研究结果可为单晶锗研磨加工中工艺参数的选择提供指导。

动压辅助非牛顿流体抛光工具设计与工艺研究

针对非牛顿流体磨盘抛光材料去除率较低且不均匀的问题,开展动压辅助非牛顿流体抛光工具设计与工艺研究。通过增加压力可控的中心供液,形成动压液膜,实现动压辅助非牛顿流体抛光工具设计;分析填充材料Silly-putty力学特性,对传统磨盘抛光工况进行数值仿真;基于FLUENT分析动压辅助后抛光工具供液压力对加工区域液膜动压场、总压场和速度场的影响;基于Preston假设构建材料去除函数模型。对304不锈钢工件展开抛光工艺验证实验,结果表明:通过压力可控中心供液,可有效提高材料去除率及其均匀性;当供液压力为0.8 MPa、转速为1200 r/min、进给速度为6 mm/s时可获得最佳表面粗糙度(Ra=19 nm)和材料去除率(2.431 mg/min)。实验结果证明,动压辅助非牛顿流体抛光工具可有效提高抛光质量与效率,改善材料去除均匀性。

机身蒙皮划窝对结构细节疲劳额定值的影响

飞机机身蒙皮疲劳破坏是需要重点关注的问题,为评测连接方式(沉头与平头)对其疲劳性能的影响,选取典型双剪搭接结构进行试验研究。通过试验测定结构疲劳寿命,计算得到结构细节疲劳额定值(DFR)。可以得知,沉头结构DFR值降低了约22%。利用理论方法计算结构DFR值,对比试验数据,两种方法平均误差为2.10%,验证理论方法的可靠性,为机身蒙皮结构疲劳性能的研究提供参考。计算不同蒙皮厚度下结构DFR值,得知平头结构随蒙皮厚度增加DFR值逐渐下降;对于沉头结构,蒙皮厚度太大或太小均会降低结构DFR值,选择1.5 mm、1.8 mm厚度蒙皮较合适。

基于压力机切换下的汽车覆盖件拉深模着色差异性研究

研究了模具交付后与厂内调试出现差异的问题,主要包括制件成形性异常、型面着色率降低以及制件评估分数降低等。通过将出厂后模具零件型面着色与厂内型面着色情况统一,降低了模具零件型面首次着色研配工作量,使交付后的成形性问题出现率降低至5%以下,型面着色差异平均值控制在10%以内,减少了因出厂前、后差异导致的模具交付延迟,为今后模具交付后的调试工作提供了一定的参考。

超声研齿的材料去除机理与试验研究

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法,分析了超声研齿中磨粒锤击微切削、弹跳冲击与研磨液空化效应等材料去除机理。普通研齿与超声研齿对比试验证明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的3倍,且齿面质量明显提高,齿面表面粗糙度Ra达到0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%时的水平截距c为1.2μm。通过正交试验设计确定了超声研齿的最优工艺参数组合:小轮转矩为0.05N.m,转速为600r/min,研磨剂质量分数为20%;研磨剂质量分数利用材料去除率的影响最为显著,达到64.7%,其次为转速,贡献率为16.7%。对最优工艺参数进行了验证试验,证明材料去除率MR指标与预测值基本相符。

碲锌镉晶片机械研磨和机械抛光工艺研究

研究了碲锌镉(CZT)晶片表面的机械研磨和机械抛光工艺。采用不同粒度的Al2O3磨料对CZT晶体表面进行机械研磨和机械抛光,并研究了工艺参数变化对CZT晶体表面质量、粗糙度、研磨速度和抛光速度的影响。结果表明,机械研磨采用粒度2.5μm的Al2O3磨料,最佳的研磨压力和研磨盘转速分别为120g/cm2和75r/min,研磨速度为1μm/min;机械抛光采用粒度0.5μm的Al2O3抛光液,最佳的抛光液浓度为6.5%(质量分数),抛光速度为0.28μm/min。AFM测试得到机械研磨后晶片表面粗糙度Ra值为13.83nm,机械抛光4h后,Ra降低到4.22nm。

超声复合研磨光学玻璃机理及表面特征

根据光学玻璃硬度高和脆性大的特点,从理论上分析了超声波研磨加工光学玻璃材料的去除机理,试验表明,超声加工工具振动振幅为0.03～0.1 mm,频率为16～25 kHz条件下,超声波的超精密加工光学玻璃比不加超声振动加工材料去除率高1.5倍左右,表面质量好,粗糙度值降低100%左右。

硬脆材料超声波精密加工机理及影响因素研究

硬脆材料具有很高的硬度和脆性,为了提高硬脆材料研磨效率,从理论上分析超声波研磨加工硬脆材料机理,详细地分析超声波声压及加工静压力、工具的振动振幅、频率和磨粒大小对材料的去除率以及加工质量的影响。分析表明,基于超声波研磨条件下,能够提高材料去除率和加工出高质量的超光滑表面。

固结磨料研磨K9玻璃的工艺优化

固结磨料研磨工艺具有高加工效率及清洁加工等突出优点。采用正交实验法,研究了转速比、研磨压力、研磨液流量等参数对固结磨料研磨K9玻璃的材料去除率和三维轮廓表面粗糙度Sa的影响。结果表明:研磨的最佳工艺参数组合为:转速比为145/150,研磨压力为0.055 MPa,研磨液流量为60mL/min。在该工艺参数组合下,材料去除速率达到3186 nm/min,Sa值达到19.6 nm。

磨粒粒径对固结磨料研磨石英玻璃的加工性能影响

固结磨料研磨垫的磨粒粒径是影响其加工效率和表面质量,以及下阶段抛光过程的重要因素。使用5μm、14μm和30μm三种粒径的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,分析磨粒粒径对工件表面质量、材料去除率、声发射信号、摩擦系数和磨屑的影响,并结合磨粒切深选择最佳磨粒粒径。结果表明:随着磨粒粒径增大,材料去除率和表面粗糙度值均增大,声发射信号的均值和振幅显著提高,摩擦系数到达稳定水平需要的时间延长。14μm粒径磨粒的切深分布接近石英玻璃的脆塑转变临界切深201.2nm。选用粒径14μm的金刚石固结磨料研磨垫加工石英玻璃,其材料去除率为5.65μm/min,石英玻璃的表面粗糙度值Ra为66.8nm,满足硬脆材料的高效、高质量研磨要求。

超声研齿不灵敏性振动切削机理与实验

提出了超声研磨螺旋锥齿轮的理论与方法。分析了超声研齿不灵敏性振动切削机理。超声振动使研磨切削抗力减小,动态啮合精度提高,因此,使研磨效率与齿面质量得到相应提高。进行了普通与超声研齿对比试验表明,超声研齿材料去除率可达到普通研磨的三倍,齿面微切削与塑性流动纹理明显,点蚀深度、划痕长短均匀,齿面质量明显优于普通研磨齿面,即粗糙度低至0.2μm,轮廓支承长度率Rmr(c)=100%,水平截距c=1.2μm。