磨料水射流抛光技术的研究现状

磨料水射流抛光是新出现的一种精密加工技术。本文综述了国内外学者对磨料水射流抛光技术的研究情况,介绍了磨料水射流抛光机理和各工艺参数对抛光效果的影响,指出了目前磨料水射流抛光加工中存在的问题。

磨料水射流加工技术的研究现状

磨料水射流加工是一种新型的特种加工方法,由于它具有无热影响、加工力小、多功能等优点,已越来越多地应用于一些难加工材料的切削加工中。文中综述了磨料水射流的切割性能、切割机理、切割模型的建立以及提高加工表面质量的方法。最后综述了磨料水射流在车削、铣削和钻削中的应用。

激光辅助水射流微铣削单晶β-Ga_(2)O_(3)衬底的实验研究

氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))是一种新型高性能半导体材料,由于其易解理、高脆性、导热性差和各向异性等特点,在传统的精密加工和激光加工过程中易产生微裂纹,这极大地制约了氧化镓单晶的应用。激光辅助水射流加工集成了激光加工效率高、精度高以及水射流加工不产生热损伤的优势,能实现硬脆材料的近无热损伤加工,在半导体晶圆加工领域具有良好的应用前景。对激光辅助水射流微铣削单晶β-Ga_(2)O_(3)衬底进行了全因素实验研究,结果表明,工艺参数对微槽深度和微槽底部表面粗糙度具有显著影响,通过工艺参数优化,激光辅助水射流加工能获得低表面损伤、底部平整且表面粗糙度低(Ra<1μm)的微槽。

磨料水射流铣削陶瓷材料的表面形状研究

对磨料水射流铣削氧化铝陶瓷的铣削表面形状进行了试验研究,并分析了铣削工艺参数对铣削表面形状的影响。结果表明对应于不同的工艺参数,铣削表面的结构形状随加工参数的改变而变化。随着水压力的增大,铣削所得的凹槽深度增加,而喷嘴横移速度增加时,凹槽深度减小,水压力和喷嘴横移速度对凹槽宽度的影响不大。随着靶距和横向进给量的增加,凹槽深度都减小,宽度增加。

微磨料气射流切割深度建模

微磨料气射流切割技术具有无热影响区,工件受加工作用力小的优点,非常适合于切割硅和玻璃等硬脆材料薄板。切割深度是评价切割能力的重要参数之一。建立了微磨料气射流切割硬脆材料的切割深度半经验模型。通过全因素实验和回归分析确定了模型中的经验参数。该切割深度模型表明,切割深度随气压和射流角度的增加而增加,随喷嘴横移速度的增加而减小。通过比较实验值和预测曲线,分析了模型的预言能力。结果表明该模型能够有效地预言微磨料气射流切割深度。

基于FLUENT的非淹没式纯水射流喷嘴内部流场仿真

采用FLUENT对水喷嘴内部流场,混合室和混合管内部流场,以及收敛角对流场的影响进行了仿真和实验验证。结果表明,水喷嘴内部流场可以较好地预测水射流速度,在混合室内部空气与水界面处有一系列的漩涡,在锥段末端处充满了低速度的水,收敛角为45°时锥段处的水速度明显增加。

铸件厚度及退火处理对蠕墨铸铁切削加工性能的影响

以发动机缸体材料蠕墨铸铁RuT450为研究对象,通过监测其铣削加工过程中的切削力、切削温度及已加工表面粗糙度的变化,结合微观组织及力学性能演变分析其对切削性能的影响。研究表明,铸造厚度不同,材料的微观组织和力学性能不同;切削力是石墨含量、蠕化率、残余应力、硬度、抗拉强度等性能指标的综合反映,切削热则与切削力密切相关;在保证强度指标的前提下,退火处理有助于降低铣削加工时的切削温度,对适度厚度的工件还可以降低切削力。在相对低速铣削时,退火处理可有效提高工件的加工表面质量;在保证满足表面质量的前提下,去应力退火后可以适当提升切削速度,提高蠕墨铸铁加工效率。

仿真技术在切削、磨削加工和陶瓷刀具开发中的应用

简单介绍了仿真技术的概念及仿真技术的发展现状,并综述了仿真技术在切削、磨削加工机理研究、工艺优化和陶瓷刀具材料开发中的应用。

精密磨料微水射流加工系统研究

通过研究精密磨料微水射流加工机理,设计磨料微水射流系统结构,优化加工工艺,指导实际生产,扩大磨料微水射流应用。

磨料水射流切割高强钢材料的去除率实验研究

磨料水射流作为一种较新的高能束流加工方法,几乎适用于所有材料加工,且作为唯一的冷加工方式有其独特优势。但由于缺少可以准确控制材料去除的理论,从而制约着其加工精度的提高和应用范围的拓宽。本文通过实验研究磨料水射流加工工艺参数对不同钢材材料去除率的影响,利用单因素和正交实验的方法对45钢、4340高强钢和1Cr11NiW2MoV(铬镍钨钼钒马氏体耐热钢)进行材料去除率的实验,通过量纲分析方法建立了相关的预测方程。结果表明,在所选工艺参数范围内,压力和进给速度对材料去除率影响明显,而磨料粒径的影响最小;材料去除率的实验值与预测值变化基本一致,整体最大误差不超过16%。

云建造平台下面向任务的建造装备配置算法研究

传统的建造模式通过机械化地配置建造资源、孤立化地进行施工、竣工后粗放式地处理残余废料,这个过程将会造成不小的资源流失,建造施工的状态信息、装备信息等未得到有效的整理和收集。此外,学者们较多关注智能施工、智能运维等施工过程中的管理,对施工前,即对于资源优化配置的研究较少,该文根据调研,提出关于云建造平台(分散的建造装备集成管理,分散使用)的概念将有力地规避上述缺点,云建造平台以云平台方、服务提供方、服务使用方为功能模块,以任务分解、资源匹配、服务优化等手段为依托,建立起兼顾云建造平台三方利益(即考虑时间、质量、成本、技术、可靠度等)的全方位云建造平台装备资源动态优化配置体系。该文提出了具有莱维飞行特征的遗传算法并基于工程算例进行验证和分析,取得了良好的效果。

高熵碳氮化物陶瓷的研究现状及应用展望

高熵碳氮化物陶瓷作为一种兼具多阳离子和阴离子亚晶格结构的新型材料,展现出优异的力学性能,同时具有良好的高温抗氧化性和耐烧蚀性,被认为是较有应用前景的一种新型切削刀具材料。本文从高熵碳氮化物陶瓷的结构特征出发,综述了高熵过渡金属碳氮化物陶瓷新材料目前在粉体合成、烧结成型制备工艺、力学性能以及高温性能等多方面的研究现状,对未来可能的发展方向和应用前景进行了分析和展望。

复合材料切削刀具数据库的设计与实现

复合材料切削加工数据库是实现复合材料高效、精密及智能加工重要支撑,本研究开发了一款基于B/S结构的复合材料切削刀具数据库系统,包括刀具和加工工艺的信息查询、混合推理和信息管理等功能。对复合材料切削刀具数据库进行信息与功能需求分析,完成了数据库系统的总体框架设计和功能模块开发,阐述了混合推理技术在数据库系统中实现刀具和加工工艺参数推荐的过程,为用户构建了一个高效、实用的复合材料切削刀具数据库系统。

Cr_(3)C_(2)含量对热压烧结WC基硬质合金材料微观组织和力学性能的影响

为了研制高强度高硬度的硬质合金刀具材料,本文采用真空热压烧结技术制备Cr_(3)C_(2)含量不同的WC基硬质合金。通过XRD、SEM、EDS等分析手段研究其物相组成及微观形貌,探究Cr_(3)C_(2)含量对WC基硬质合金力学性能和微观组织的影响规律。结果表明:在WC-Co硬质合金中添加适量Cr_(3)C_(2)可有效抑制WC晶粒异常长大,提高晶粒均匀度,减少微观组织缺陷,进而改善其综合力学性能。随Cr_(3)C_(2)含量增加,合金的硬度和抗弯强度先升高后降低,断裂韧性先降低后升高。当Cr_(3)C_(2)的质量分数为0.4%时,WC基硬质合金综合力学性能最佳,硬度(HV)达到20.97 GPa,抗弯强度为1584 MPa,断裂韧性为10.92 MPa·m^(1/2),其中硬度大幅提高对于硬质合金材料用作切削刀具具有重要意义。

纳米复合陶瓷材料的增韧补强机理研究进展

纳米复合陶瓷材料可以极大地提高抗弯强度和断裂韧性。综述了目前相关的增韧补强机理的研究情况 ,主要包括基体晶粒的细化及由沿晶断裂向穿晶断裂模式的转变 ,热处理对微裂纹的愈合作用 ;指出了研究中尚需解决的问题。

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响

以陶瓷纺织剪刀为应用目标,开发成功ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料,并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明,随着Al2O3含量的增加,材料晶粒逐渐减小,材料中t相ZrO2的含量呈上升趋势,这有利于材料断裂韧度和横向断裂强度的提高;当Al2O3含量(质量分数)为20%左右时,ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料的综合力学性能最佳。

TiB_2-TiN复合陶瓷刀具材料的显微结构和力学性能研究

热压烧结制备了不同TiN含量的复合陶瓷刀具材料TiB2-TiN-(Ni,Mo),对其性能测试表明,随着TiN含量的增加,材料的抗弯强度和断裂韧度逐渐提高,但是材料的硬度在TiN的含量达到40%(体积分数)时却大幅度降低。利用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDAX)分析了复合材料的物相和显微组织,结果表明,烧结过程中生成了MoNi相;随TiN含量增加,材料从以沿晶断裂为主转变为同时有沿晶断裂和穿晶断裂的断裂模式;裂纹扩展过程中有金属颗粒桥连现象。分析认为,材料的主要增韧机制是延性相颗粒桥连和裂纹偏转。

纳米复合陶瓷刀具材料增韧补强机理的研究进展

综述了纳米复合陶瓷刀具材料增韧补强机理及其增韧补强模型的研究情况,主要包括微裂纹增韧、残余应力增韧、相变增韧、桥联增韧、塑性变形增韧和协同增韧等多种方式,并指出了目前研究中存在的问题。

基于切削可靠性的新型陶瓷刀具材料的研制

建立了切削可靠性和刀具力学性能之间的关系模型,根据切削可靠性和断裂韧性的要求设计并制备出了颗粒和晶须协同增韧的陶瓷刀具JX-2,其力学性能与晶须增韧陶瓷刀具(JX-1)相当,但成本低,且抗扩散磨损的能力强。将JX-2、JX-1和硬质合金刀具YG6X进行对比切削电铸纯镍实验,JX-2的切削速度最高,磨损寿命最长,其抗磨损能力最强,是加工纯镍或高镍合金等材料的理想刀具。

TiN/3Y-TZP复合陶瓷材料的性能及显微结构研究

在3Y-TZP基体中添加平均粒径为2.7μm的TiN颗粒,利用热压烧结方法制备出TiN/3Y-TZP新型复合陶瓷材料,研究了TiN对3Y-TZP的常温力学性能、微观结构及低温抗老化性能的影响。结果表明:TiN和3Y-TZP具有良好的物理和化学相容性;TiN细化了基体材料,对3Y-TZP表现出显著的增韧补强作用,断裂韧性和抗弯强度最高分别达到13.3MPa.m1/2,1410MPa。初步研究了空气中220℃下TiN/3Y-TZP的抗老化性能,证明添加TiN颗粒可明显提高3Y-TZP的抗老化性能。