超声微铣削加工毛刺成形特性研究

为减少微细切削加工过程中产生的微型毛刺对微型零件成形加工质量的影响,利用双直槽结构矩形六面体超声变幅器对工件施加水平辅助超声振动,在304奥氏体不锈钢板表面进行微沟槽结构超声微铣削成形加工试验,研究不同超声微铣削参数条件下铣削顶部毛刺的成形特性.试验结果表明,工件的水平超声振动使得不锈钢微沟槽顶部毛刺形态由长条形的絮状结构变为连续的片状结构;且随着超声振幅的增大,片状毛刺的高度逐渐减小,呈微细碎片化趋势.工件的水平超声振动还有利于减小微铣削沟槽顶部毛刺的长度,且当每齿进给量略大于刀具最小切削厚度时,毛刺长度的减小最为明显.

基于冻结浆料的分层实体制造法加工陶瓷坯体

提出了一种新型陶瓷增材制造方法,浆料由陶瓷粉末、有机粘结剂和去离子水构成,单层生坯的加工过程包括:铺料、冷冻和激光扫描,层层累积成型后,将冻结状态坯体置于冷冻干燥机中干燥,得到陶瓷生坯;分析了激光加工参数和浆料固含量对于激光扫描过程的影响。结果表明:采用激光扫描图形轮廓的方式,避免了激光辐照对材料内部结构的破坏;通过与冷冻干燥技术的结合,充分保留了片层状的孔隙结构;随着激光能量密度的增大,激光扫描线的宽度和激光切割的深度增大;随着浆料固含量的增加,受陶瓷颗粒对激光能量产生散射作用的影响,激光的切割深度减小。

异形螺旋线电解加工关键技术研究

采用正交与灰度关联理论相结合的方法进行30CrNi_2MoV材料的复合电解液配方试验,开展了阴极结构设计和阴极齿模拟仿真,并在自主研制的24 m长、15 000 A、2.5 MPa大型卧式数控电解加工机床上,完成了螺旋线零件全金属螺杆钻具定子和大型螺旋花键的高精度加工。结果表明:采用10%NaCl+4%NaNO_3+2%NaClO_3复合电解液,可实现高硬度30CrNi_2MoV材料的高效高质量加工,缩短阴极设计周期并降低成本。通过典型零件的长时间稳定加工,验证了自主研发的卧式数控电解加工机床的可靠性。

磁场对船用铝合金在模拟海水中极化行为的影响

为了研究磁场对船用铝合金在海水中腐蚀及极化行为的影响,采用电化学测试技术对常用的船用铝合金5083、6061和6063在模拟海水中的电流密度进行了研究。结果表明:加入磁场后5083、6061和6063这3种铝合金在击穿氧化膜阶段和极化阶段的电流密度均发生了变化;在击穿氧化膜阶段,5083表现为磁场降低了其电流密度,6061、6063表现为磁场增大了其电流密度;在极化阶段,5083、6061、6063均表现为磁场提高了其电流密度。但综合击穿氧化膜阶段和极化阶段的电流密度,磁场的作用表现为提高了3种船用铝合金的电流密度,提高了材料的耐腐蚀性。

激光气化冻结浆料分层实体制造中黏结剂的选择

为减小多孔陶瓷3D打印加工过程中坯体的变形,提出了一种基于冻结陶瓷浆料的分层实体制造方法(FS-LOM).采用刮片铺设浆料,通过冷冻板建立固体支撑,利用激光气化切割2D图形,采用冷冻干燥技术获得多孔结构.分析了FS-LOM的加工机理;选取3种黏结剂配制陶瓷浆料,进行了加工实验和结果分析.结果表明:FS-LOM具有加工过程坯体无变形的特点,在提高孔隙设计性,改善零件台阶效应等方面具有潜力;采用羧甲基纤维素钠作为黏结剂配制的浆料,具有共晶点高,激光切割效果好,层间结合紧密的优点,可满足FS-LOM的加工要求.

超声铣削对镁合金在模拟体液中腐蚀性能的影响

目的研究超声振动铣削加工参数对镁合金(AZ31B)腐蚀性能的影响规律,降低表面粗糙度,提高耐蚀性。方法基于响应曲面法(RSM)的中心复合试验(CCD),对镁合金进行超声铣削试验,并在模拟体液(PBS)中进行电化学腐蚀试验。试验建立了工艺参数(主轴转速n、进给量f、铣削深度a_(P)和振幅A)和响应目标(表面粗糙度Ra、表面硬度HB和腐蚀速率V_(W))之间的预测模型,之后对模型进行显著性分析,并探讨了4个因素与3个响应之间的变化规律,确定了最佳工艺参数组合。结果通过方差分析Ra、HB和V_(W)的回归模型,发现其对应的F值分别为11.45、9.20和9.58,均大于2.424,P值均小于0.0001,因此对于Ra、 HB和V_(W),影响最大的因素分别为I、a_(P)和n。超声铣削工艺参数对Ra的影响次序为I >a_(P) >n >f,对HB影响最大的因素为a_(P),对V_(W)影响最大的因素为n,通过分析超声铣削4因素与3响应之间的影响规律,得到不同参数下较为一致的表面粗糙度与腐蚀速率的变化曲线,且随振幅的增大,V_(W)值增大。通过验证试验,得到最佳工艺条件下Ra和HB的预测值与试验值的误差均小于5%,V_(W)的误差小于15%。结论 Ra、 HB和V_(W)的预测模型精度较高,可作为其相应的预测模型。超声铣削的4个工艺参数中,对Ra影响最大的因素为I,对HB影响最大的因素为a_(P),对V_(W)影响最大的因素为n。镁合金的腐蚀性能与表面粗糙度的变化规律密切相关,振幅增大导致表面粗糙度增大,加剧了已加工表面的腐蚀。Ra、HB和V_(W)的预测值与试验值的一致性较好。

尿酸对AZ31B镁合金超声滚压表面在模拟体液中腐蚀行为的影响

在高尿酸血症和痛风患者的体液中,尿酸浓度一般会超过210μmol/L。为了研究尿酸对镁合金植入物腐蚀行为的影响,在含不同浓度尿酸的模拟体液中对超声滚压后AZ31B镁合金进行电化学和浸泡腐蚀试验。电化学阻抗谱等效电路揭示了尿酸浓度较低时,电离出的H+加速了法拉第电荷转移过程;尿酸浓度升高时,更多腐蚀产物在表面累积,一定程度上对法拉第电荷转移过程造成阻碍。浸泡失重量表明,浸泡14天前,超声滚压表面的腐蚀速率缓慢增大;浸泡14天后,腐蚀速率快速增大到之前的3-4倍,超声滚压表层被蚀穿,说明尿酸加快了浸泡腐蚀速率,当尿酸浓度为210μmol/L时对应的腐蚀速率最大。

镁合金表面超声滚压预处理对微弧氧化膜耐蚀性能的影响

镁合金基体首先进行超声滚压预处理后再进行微弧氧化镀膜,结合OM、SEM、EDS、XRD与电化学工作站(模拟体液PBS)对有无超声滚压处理的微弧氧化膜层性能进行测试分析,研究超声滚压处理对镁合金微弧氧化膜层性能的影响。结果表明:超声滚压处理后镁基体表面粗糙度降低、晶粒细化且硬度提升;与镁合金直接微弧氧化的膜层相比,超声滚压预处理之后再进行微弧氧化,膜层中的Si、P、Ca含量比例增大,膜层表面更为致密、光滑,大孔数量明显降低,表面孔隙率由31.7%降低至19.1%;从电化学测试结果看出,与直接微弧氧化的膜层相比超声滚压预处理后膜层的自腐蚀电位高出107 mV,腐蚀电流密度低了一个数量级,并且阻抗性能更优,镁合金超声滚压预处理可有效提升微弧氧化膜层在PBS溶液中的耐蚀性。

超声表面滚压对AZ31B镁合金腐蚀行为的影响

对AZ31B镁合金进行超声滚压表面处理,利用电化学测试手段评价了改性后合金的耐蚀性能,通过SEM和白光干涉仪观察分析了合金处理层微观组织、表面形貌以及腐蚀后表面形貌。结果表明,经过表面处理后,镁合金表层晶粒发生明显细化且表面平整,表面腐蚀产物分布均匀且致密性高,去除腐蚀产物后表面点蚀坑细小密集。在浸泡前期,经表面处理试样的钝化膜层电阻Rf为9020Ω,远大于未经表面处理试样的14.8Ω。在浸泡中期,未经表面处理试样的阻抗谱图上出现扩散过程引起的阻抗特征,此时钝化膜层电阻Rf为22.9Ω,远远小于经表面处理试样的19800Ω。在浸泡后期,表面处理试样钝化膜层电阻Rf为31400Ω,而未经表面处理试样的为11400Ω。超声表面滚压处理降低了镁合金表面粗糙度及晶粒尺寸,进而增加了镁合金在溶液中钝化膜的均匀性和致密性,阻滞了镁合金表面的电化学反应过程,延缓了镁合金的腐蚀。