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有序排布金刚石滚轮修整砂轮过程中的修整力
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作者 张瑞 周帅康 +3 位作者 赵华东 朱振伟 何鸿辉 刘畅 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期93-101,共9页
为提升滚轮的修整性能和使用寿命,明确滚轮表面磨粒的不同排布对其修整性能的影响,采用错位、阵列和叶序3种磨粒排布的金刚石滚轮修整砂轮,对修整过程进行有限元仿真,并设计修整实验验证仿真结果。结果表明:在金刚石滚轮修整砂轮的过程... 为提升滚轮的修整性能和使用寿命,明确滚轮表面磨粒的不同排布对其修整性能的影响,采用错位、阵列和叶序3种磨粒排布的金刚石滚轮修整砂轮,对修整过程进行有限元仿真,并设计修整实验验证仿真结果。结果表明:在金刚石滚轮修整砂轮的过程中,磨粒的有序排布会对修整力产生影响,其中阵列排布的滚轮修整力最大,错位排布次之,叶序排布最小;叶序排布相较于错位与阵列排布,有利于减少滚轮表面磨粒磨损,提升滚轮的修整性能与使用寿命。 展开更多
关键词 金刚石 有序排布 磨削 修整 叶序排布
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掺杂元素X(B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond界面结合性能的影响
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作者 简小刚 姚文山 +4 位作者 张毅 梁晓伟 胡吉博 陈哲 陈茂林 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期37-45,共9页
基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X... 基于量子力学第一性原理,建立了IDB-B/Diamond、IDB-Al/Diamond、IDB-Sn/Diamond和IDB-Co/Diamond 4种膜基界面模型,计算了膜基界面结合能、差分电荷密度和布居数,以探究孕镶金刚石钻头(impregnated diamond bits,IDB)基体中的常用元素X(X=B、Al、Sn、Co)对IDB-X/Diamond膜基结合强度的影响机制。计算结果表明:膜基界面结合能大小为W_(ad-B)>W_(ad-Al)>W_(ad-Co)>W_(ad-Sn);B、Al是增强膜基结合强度的有益元素,因为B、Al原子的电荷主要转移到掺杂位点附近的C1~C3原子,其与C1~C3原子的键合作用强;Sn、Co会削弱膜基结合强度,这是由于Sn、Co原子与C1~C3原子的键合作用弱,同时膜基界面间的其他C原子因俘获电荷而相斥。压痕对比的实验结果与仿真结论相符。 展开更多
关键词 第一性原理 金刚石涂层 膜基结合 电荷转移 布居数 压痕实验
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金刚石纳米切削单晶GaN的刀具角度影响研究
3
作者 王永强 夏昊 +2 位作者 胡志航 张帅阳 尹韶辉 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期352-365,共14页
为探究刀具角度对单晶氮化镓(GaN)切削诱导变形行为的影响,对金刚石纳米切削单晶GaN进行分子动力学模拟,并开展实验验证。结果表明:较大的正前角和较小的负前角可强化剪切作用,有利于切屑成形,减少原子侧向流动;而较大的负前角则会加深... 为探究刀具角度对单晶氮化镓(GaN)切削诱导变形行为的影响,对金刚石纳米切削单晶GaN进行分子动力学模拟,并开展实验验证。结果表明:较大的正前角和较小的负前角可强化剪切作用,有利于切屑成形,减少原子侧向流动;而较大的负前角则会加深亚表层损伤。通过位错提取算法(DXA)和晶体结构识别算法(IDS)结合应力应变分析发现,较大的负前角和负后角可引起应力和温度升高,促进位错形核和相变,加剧非晶化。正前角和正后角切削可缓解亚表层损伤,促进去除,更有利于获得优质低损表面。 展开更多
关键词 单晶氮化镓 金刚石刀具 纳米切削 分子动力学 刀具角度 变形
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百叶轮抛光TC4温度仿真与试验
4
作者 王丽博 鲜超 辛红敏 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期396-407,共12页
抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光... 抛光温度是影响零件表面性能的重要因素,尤其会对零件表面残余应力的形成产生关键影响。通过试验测量百叶轮抛光TC4试件的抛光温度,基于矩形移动热源模型建立抛光温度的理论计算模型,并通过ANSYS仿真抛光TC4的表面温度。结果表明:抛光温度随主轴转速、百叶轮压缩量的增大而升高,随进给速度、磨粒目数的增大而降低。柔性抛光温度要显著低于刚性抛光温度,4个工艺参数中百叶轮压缩量的主效应最大,对抛光温度的影响程度最大。抛光温度梯度以正在加工的接触区域向已加工区域逐渐递减,抛光热效应对未加工区域影响较小。通过对比抛光温度测量结果、计算结果和仿真结果,发现仿真值和测量值的偏差率均<22%,计算值和测量值的偏差率均<17%。 展开更多
关键词 百叶轮 抛光温度 理论模型
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基于人工神经网络的金刚石微粉化学镀镍层性能预测
5
作者 方莉俐 刘韩 姜羽飞 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第2期197-204,共8页
用化学镀方法在M1/2、M6/12、M20/30金刚石微粉表面镀镍,并用人工神经网络预测金刚石颗粒粒径、次亚磷酸钠浓度、镀液温度、镀液pH值等化学镀工艺参数,对镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性等镀层性能的影响。结果表明:构建的BP神经... 用化学镀方法在M1/2、M6/12、M20/30金刚石微粉表面镀镍,并用人工神经网络预测金刚石颗粒粒径、次亚磷酸钠浓度、镀液温度、镀液pH值等化学镀工艺参数,对镀层沉积速率、镀层密度、镀层耐腐蚀性等镀层性能的影响。结果表明:构建的BP神经网络模型和GRNN模型,经过样本数据训练学习后适用于金刚石微粉化学镀镍层性能的预测;训练完成的BP神经网络和GRNN预测值与实际样品测量值相对误差绝对值的平均值分别为9.14%和5.07%,两者都有较好的预测效果;且在金刚石微粉化学镀镍层性能预测中,GRNN的预测性能优于BP神经网络的预测性能。 展开更多
关键词 金刚石微粉 化学镀镍 镀层性能 BP神经网络 GRNN
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碳化硅陶瓷的磨削损伤特性
6
作者 叶卉 谢家富 倪安杰 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第2期176-188,共13页
为探究碳化硅陶瓷的磨削损伤特性,通过单颗粒划擦实验和磨削实验,结合有限元仿真,明确碳化硅陶瓷塑脆性去除转变的临界应力值以及磨削参数对材料损伤的影响。单颗粒划擦实验表明,实验中使用的碳化硅陶瓷的断裂强度约为344 MPa。实验与... 为探究碳化硅陶瓷的磨削损伤特性,通过单颗粒划擦实验和磨削实验,结合有限元仿真,明确碳化硅陶瓷塑脆性去除转变的临界应力值以及磨削参数对材料损伤的影响。单颗粒划擦实验表明,实验中使用的碳化硅陶瓷的断裂强度约为344 MPa。实验与仿真结果都表明:不同载荷下的材料微观结构作用不同,当接触应力小于材料晶界的临界断裂强度时,晶界结构起到黏性作用,消耗应力以抑制裂纹拓展;随着载荷进一步增加,虽未达到材料断裂极限,但材料表面依旧会存在由晶界、石墨相以及气孔等结构破坏而产生的裂纹和坑洞;当接触应力大于材料晶界的临界断裂强度时,其微观结构对裂纹增长起到促进作用,使得碳化硅陶瓷损伤区域进一步扩大。磨削实验表明:优化磨削工艺参数可获得最小的磨粒未变形磨屑厚度和磨削力,从而最小化材料表面损伤比例和亚表面损伤深度,分别为0.396%和4.768μm,相较于最差参数,其损伤值仅为各自对应值的16.01%和13.22%;材料磨削损伤进程与单颗磨粒划擦损伤进程类似,依次经历塑性去除、塑脆性去除和脆性去除3个阶段,且磨削力、磨粒未变形最大磨屑厚度变化与材料损伤变化趋势相同,即随着进给速度和磨削深度的增加而增大,随着砂轮转速的提高而减小。同时,陶瓷材料的内部结构降低了材料损伤产生阈值,是导致其容易产生加工损伤的重要原因。 展开更多
关键词 碳化硅陶瓷 磨削加工 磨粒未变形最大磨屑厚度 表面/亚表面损伤
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单颗金刚石磨粒划擦反应烧结碳化硅复合材料的实验及仿真
7
作者 张德涵 丁康 +5 位作者 蔡昕彤 杨峰 董志刚 鲍岩 郭晓光 康仁科 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期366-376,共11页
反应烧结碳化硅(RB-SiC)复合材料具有比刚度高、硬度高、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,被广泛用于航空航天等领域,然而其较高的硬度和脆性等导致使用传统加工方式时易出现较多缺陷。为探究RB-SiC复合材料磨削加工时的材料去除机理及表面损... 反应烧结碳化硅(RB-SiC)复合材料具有比刚度高、硬度高、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,被广泛用于航空航天等领域,然而其较高的硬度和脆性等导致使用传统加工方式时易出现较多缺陷。为探究RB-SiC复合材料磨削加工时的材料去除机理及表面损伤成因,开展单颗金刚石磨粒压头划擦实验,同时以连续分布的Si为基体,以呈颗粒或粉末状分布的SiC相为增强相,构建新的RB-SiC复合材料有限元仿真模型,并利用ABAQUS有限元仿真软件进行划擦仿真,研究复合材料表面的裂纹形成及材料去除机理,掌握划擦过程中压头−颗粒相互作用导致的切削力变化规律。结果表明,划擦实验与模型仿真结果吻合情况较好。随着切削深度增加,切削力逐渐增大,划痕路径上的破碎范围变大,材料表面形貌变差;当切削深度大于塑脆转变深度时,材料以脆性去除为主,划擦产生的应力向前传递,产生沿晶和穿晶裂纹;且划擦产生的应力大于SiC颗粒断裂应力,使SiC颗粒破碎去除,而基体则塑性去除;SiC颗粒与金刚石磨粒尖端的轨迹相对位置及SiC颗粒间距会导致划擦力变化,位于金刚石磨粒尖端移动轨迹上的SiC颗粒会导致划擦力上升,SiC颗粒间距过近时则划擦力会突升并在后方SiC颗粒破碎后骤降。 展开更多
关键词 RB-SiC复合材料 单颗金刚石划擦 有限元仿真 划擦力
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面向SiC_(f)/SiC复合材料精密制孔的单层钎焊金刚石套料钻脉冲激光修整研究
8
作者 钱宁 何静远 +4 位作者 苏宏华 孙雨婷 昂给拉玛 丁文锋 徐九华 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第2期143-152,共10页
单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的出露高度差异大、等高性难以保证,导致SiC_(f)/SiC复合材料制孔时孔径精度难控制。针对此瓶颈,提出采用脉冲激光修整单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒,提高磨粒等高性以改善SiC_(f)/SiC复合材料制孔精... 单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的出露高度差异大、等高性难以保证,导致SiC_(f)/SiC复合材料制孔时孔径精度难控制。针对此瓶颈,提出采用脉冲激光修整单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒,提高磨粒等高性以改善SiC_(f)/SiC复合材料制孔精度的构想。研制单层钎焊金刚石套料钻的脉冲激光修整装置,能够显著提高套料钻工作面磨粒的等高性,修整后套料钻磨粒出露高度离散系数由修整前的0.11降低至0.04,降幅达64%。此外,修整后的套料钻在有效使用寿命范围内的孔径变化量维持在0.02 mm以内,相较未激光整形时孔径变化量降低75%,说明激光修整可提高单层钎焊金刚石套料钻工作面磨粒的等高性,实现SiC_(f)/SiC复合材料精密制孔。 展开更多
关键词 单层钎焊金刚石套料钻 SiC_(f)/SiC复合材料 激光修整 孔径精度 超声振动辅助加工
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薄壁CFRP管端面磨削稳定性实验研究
9
作者 王树龙 田俊超 +2 位作者 康仁科 董志刚 鲍岩 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第2期189-196,共8页
针对阵列复合材料管加工中的磨削稳定性问题,以单个薄壁CFRP管为研究对象,结合其结构特征定义切出角度和磨削作用角,开展端面磨削加工实验,分析切出角度对磨削稳定性的影响规律,并基于磨削作用角和切出角度之间的关系,进一步分析磨削速... 针对阵列复合材料管加工中的磨削稳定性问题,以单个薄壁CFRP管为研究对象,结合其结构特征定义切出角度和磨削作用角,开展端面磨削加工实验,分析切出角度对磨削稳定性的影响规律,并基于磨削作用角和切出角度之间的关系,进一步分析磨削速度、实际进给率、磨削深度对磨削稳定性的影响规律。结果表明:切出角度是影响磨削稳定性的主要因素,当切出角度为60°~90°时,磨削作用角较小,磨削稳定性较差;随着磨削速度的增大,磨削作用角逐渐增大,磨削稳定性呈增强的趋势;随着实际进给率的增大,磨削作用角无明显变化,磨削稳定性呈先减弱后几乎不变的趋势;随着磨削深度的增大,磨削作用角逐渐减小,磨削稳定性呈减弱的趋势。 展开更多
关键词 CFRP 端面磨削 薄壁弱刚性 磨削稳定性
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TiN-Al体系结合剂配比对PcBN结构和性能的影响
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作者 汤黎辉 肖长江 +2 位作者 张群飞 郑皓宇 栗正新 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期31-36,共6页
为研究TiN-Al体系结合剂配比对PcBN结构和性能的影响,在5.5 GPa、1500℃的条件下制备PcBN。研究发现:结合剂TiN、Al与cBN反应生成BN、TiB_(2)、TiN和AlN 4种物相。随着Al含量的提高,样品中AlN和TiB_(2)成分占比上升,TiN成分占比下降;当... 为研究TiN-Al体系结合剂配比对PcBN结构和性能的影响,在5.5 GPa、1500℃的条件下制备PcBN。研究发现:结合剂TiN、Al与cBN反应生成BN、TiB_(2)、TiN和AlN 4种物相。随着Al含量的提高,样品中AlN和TiB_(2)成分占比上升,TiN成分占比下降;当TiN和Al的质量配比<17∶8时,样品组织内存在大量的孔洞,样品不致密。随着Al含量的提高,孔洞数量减小以至消失,样品组织变得致密;经相对密度、维氏硬度、断裂韧性、耐磨性测试,结合剂中TiN与Al质量配比为9∶16时,PcBN样品组织最为致密,综合性能最好,此时其相对密度、维氏硬度、断裂韧性和磨耗比均达到最大值,分别为99.02%、4664 HV、6.60 MPa·m^(1/2)和7340。 展开更多
关键词 PCBN 高温高压 TiN-Al 配比 综合性能
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基于微量润滑的多主元高熵合金铣削加工数值模拟
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作者 吴岩伟 刘寅 +3 位作者 孙兴伟 杨赫然 董祉序 张维锋 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期332-341,共10页
为研究微量润滑对多主元高熵合金铣削力的影响,建立高熵合金与四刃立铣刀的热力耦合单刃铣削模型,通过分析材料去除机理揭示微量润滑降低铣削力的作用机制,并开展单因素实验研究不同铣削参数对铣削力的影响规律。结果表明:在铣削深度为0... 为研究微量润滑对多主元高熵合金铣削力的影响,建立高熵合金与四刃立铣刀的热力耦合单刃铣削模型,通过分析材料去除机理揭示微量润滑降低铣削力的作用机制,并开展单因素实验研究不同铣削参数对铣削力的影响规律。结果表明:在铣削深度为0.15~0.20 mm时,微量润滑铣削相较于干式铣削几乎不降低铣削力;在铣削深度>0.20 mm时,随着铣削深度增加,微量润滑降低铣削力的效果增强;在铣削深度为0.30 mm时,可降低约30%的铣削力。同时,铣削力随着每齿进给量和铣削深度的增加而增大,且随铣削深度逐渐增加,铣削力对每齿进给量增大的敏感程度逐渐加剧。 展开更多
关键词 高熵合金 热力耦合 微量润滑 材料去除机理 铣削力
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混合粒径磨料的磁粒研磨及光整加工试验
12
作者 刘冰洋 丁云龙 +2 位作者 邵文杰 韩冰 陈燕 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期377-384,共8页
在磁粒研磨及光整加工试验中,相比于单一粒径磨料,采用混合粒径磨料能够提高磁性磨粒产生的磁粒刷的刚性和密度,进而提高加工效果。为探究混合粒径磨料磁粒研磨及光整加工的最佳工艺参数,基于响应曲面法,采用铁基氧化铝磁性磨料在SM4多... 在磁粒研磨及光整加工试验中,相比于单一粒径磨料,采用混合粒径磨料能够提高磁性磨粒产生的磁粒刷的刚性和密度,进而提高加工效果。为探究混合粒径磨料磁粒研磨及光整加工的最佳工艺参数,基于响应曲面法,采用铁基氧化铝磁性磨料在SM4多功能机床上对SUS304不锈钢钢板工件的表面进行加工。以加工后工件的表面粗糙度R_(a)为响应值,对试验过程中的主轴转速、磨料质量比、磨料粒径比等主要试验参数进行优化和分析。结果表明:在主轴转速为511 r/min、磨料质量比为1.67、磨料粒径比为2.00的最佳参数组合下,工件的表面粗糙度R_(a)由0.244μm的原始值降为0.036μm的试验值,且R_(a)试验值与预测值0.038μm相比,二者相对误差的绝对值为5.26%。采用混合粒径磨料的最佳参数组合进行光整加工,可有效去除工件表面的划痕,降低其表面粗糙度并提高其表面质量。 展开更多
关键词 磁粒研磨 混合粒径磨料 响应曲面法 磨料粒径比 表面粗糙度
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电芬顿CMP抛光液中磨粒的分散性研究及中性环境下绿色抛光液的设计
13
作者 成锋 王子睿 +5 位作者 朱睿 王永光 彭洋 张天宇 赵栋 樊成 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期113-121,共9页
芬顿反应是一种能产生强氧化性羟基自由基(·OH)的绿色氧化反应,选用三聚磷酸钠(STPP)为外加电解质、金刚石为磨粒,比较STPP、NaCl和Na_(2)SO_(4)对芬顿反应中金刚石磨粒分散稳定性的影响,并研究该绿色抛光液在不同pH值下对电芬顿... 芬顿反应是一种能产生强氧化性羟基自由基(·OH)的绿色氧化反应,选用三聚磷酸钠(STPP)为外加电解质、金刚石为磨粒,比较STPP、NaCl和Na_(2)SO_(4)对芬顿反应中金刚石磨粒分散稳定性的影响,并研究该绿色抛光液在不同pH值下对电芬顿抛光液中金刚石磨粒的抗沉降能力、Zeta电位以及抛光液粒径的影响,并对GaN晶圆的抛光效果进行验证。结果表明:STPP能与芬顿反应抛光液中的Fe^(2+)络合,防止多余的金属阳离子流入扩散层,提高了金刚石磨粒的分散稳定性,且STPP能有效改善芬顿反应抛光液中金刚石磨粒团聚的现象;此外,STPP使抛光液能在偏中性环境中具有较好的分散性,且含有STPP的绿色抛光液可在中性环境下实现对GaN晶圆高效、无损的超精密抛光。 展开更多
关键词 芬顿反应 电化学机械抛光 金刚石磨粒分散 三聚磷酸钠 GaN
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基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型
14
作者 任磊 潘江涛 +2 位作者 向道辉 马俊金 崔晓斌 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期67-74,共8页
磨削功率与整体刀具容屑槽的磨削质量密切相关。提出一种基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型,将砂轮离散化为一组等厚度的砂轮薄片,由砂轮与刀具间的瞬时接触线计算各砂轮薄片的接触弧长;再通过引入磨削接触区形状系数计... 磨削功率与整体刀具容屑槽的磨削质量密切相关。提出一种基于当量磨削层厚度的整体刀具容屑槽磨削功率模型,将砂轮离散化为一组等厚度的砂轮薄片,由砂轮与刀具间的瞬时接触线计算各砂轮薄片的接触弧长;再通过引入磨削接触区形状系数计算沿砂轮宽度方向逐渐变化的当量磨削深度和当量进给速度,得到各砂轮薄片对应的当量磨削层厚度;在此基础上建立容屑槽磨削功率模型,并通过磨削实验对模型进行验证。结果表明:模型的功率预测值与测量值间的最大相对误差<15.0%;沿砂轮宽度方向的最大当量磨削层厚度和最大单位宽度磨削功率存在于砂轮边缘处,将导致砂轮宽度方向上的非均匀磨损。 展开更多
关键词 整体刀具 容屑槽 磨削功率 当量磨削层厚度 螺旋槽
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用磁性微磨料射流技术光整加工交叉深孔内壁
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作者 王泽志 王杰 +3 位作者 马小刚 李帆 范新亚 陈燕 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第2期245-255,共11页
针对交叉深孔内壁常规光整加工尺寸受限、加工不均匀、质量差等问题,结合磨料射流去除函数稳定、自适应性强等特点,用磁性微磨料射流技术对交叉深孔内壁进行光整加工以提高其质量。通过动态磁场下的磁性微磨料聚焦技术,采用有限元法和... 针对交叉深孔内壁常规光整加工尺寸受限、加工不均匀、质量差等问题,结合磨料射流去除函数稳定、自适应性强等特点,用磁性微磨料射流技术对交叉深孔内壁进行光整加工以提高其质量。通过动态磁场下的磁性微磨料聚焦技术,采用有限元法和离散元法耦合对不同参数下的磁性微磨料射流抛光交叉深孔内壁过程进行模拟,分析不同参数下的流场分布、侵蚀速率、壁面剪切力作用规律。通过响应面法对射流靶距、射流压强及喷嘴直径3参数进行优化,以孔口、孔内壁面及孔交叉部分所受的壁面剪切力和侵蚀速率的综合影响为响应值,建立响应面方程,获得最佳参数组合并进行试验验证。结果表明:利用响应面法得到的最佳工艺参数组合是射流靶距为7.0 mm,射流压强为1.0 MPa,喷嘴直径为1.4 mm;在此组合参数下加工的交叉深孔内部相贯处毛刺等缺陷被有效去除,其内壁面孔附近的表面粗糙度R_(a)从0.49μm降至0.13μm,且孔口处有较好的倒圆效果。 展开更多
关键词 磁性微磨料射流 交叉深孔 多物理场仿真 工艺参数 响应面法
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基于加工形貌数据聚类的单点金刚石磨削稳定性及工艺调控
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作者 徐鑫宇 贺先送 +3 位作者 陈钊杰 张竞颖 杨林丰 谢晋 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
硬质模具钢磨削过程中,加工深度的变化会引起磨削力变化,导致其加工状态不稳定。采用大颗粒单点金刚石磨削硬质模具钢,基于其加工表面的形貌特征分析磨削过程的动态特性及稳定性,探究工艺参数对加工效率和表面质量的影响,以实现其高效... 硬质模具钢磨削过程中,加工深度的变化会引起磨削力变化,导致其加工状态不稳定。采用大颗粒单点金刚石磨削硬质模具钢,基于其加工表面的形貌特征分析磨削过程的动态特性及稳定性,探究工艺参数对加工效率和表面质量的影响,以实现其高效率高质量的磨削加工。首先,对单点金刚石磨削系统进行动力学建模,采用加速度传感器测量磨削振动信号并进行工作模态分析,求解磨削系统的固有频率和阻尼比。然后,基于不同加工工况的表面波纹度和表面粗糙度数据,关联进给深度和砂轮转速与稳定工况时的数据聚类,且与磨削稳定时的叶瓣图区域匹配,拟合出磨削系统刚度和磨削力系数,构建稳定磨削过程中的进给深度和砂轮转速实时调控区域。最后,通过模具钢的磨削实验验证及分析其加工效率和质量。结果表明:磨削过程的模态分析与加工表面形貌特征的聚类匹配能够映射磨削稳定域的加工工艺参数;在磨削稳定域内,采用更大的材料去除率可将模具钢的平均表面波纹度从1.203μm降低到0.635μm,平均表面粗糙度从0.267μm降低到0.143μm;且在相同的材料去除量下,磨削稳定域加工的模具钢表面粗糙度平均下降74%。因此,在加工过程中依据加工表面特征化的磨削稳定域实时调整进给深度和砂轮转速,可同时提高工件的加工质量和效率。 展开更多
关键词 单点金刚石 磨削稳定性 聚类分析 表面质量 表面粗糙度
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钢轨砂带磨削温度场建模与有限元仿真
17
作者 王海鹏 李建勇 +1 位作者 赵超越 刘月明 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期385-395,共11页
使用砂带磨削钢轨表层材料可去除钢轨病害、延长钢轨服役寿命,但磨削过程中砂带与钢轨的接触区域内会产生高温,磨削后钢轨表面的热塑性变形使钢轨表层和内部分别产生残余拉应力和残余压应力,加快钢轨损伤,准确掌握钢轨磨削过程中磨削参... 使用砂带磨削钢轨表层材料可去除钢轨病害、延长钢轨服役寿命,但磨削过程中砂带与钢轨的接触区域内会产生高温,磨削后钢轨表面的热塑性变形使钢轨表层和内部分别产生残余拉应力和残余压应力,加快钢轨损伤,准确掌握钢轨磨削过程中磨削参数对磨削温度的影响规律,可进一步提高钢轨磨削质量并延长钢轨服役寿命。为此,基于弹性接触理论和内凹接触轮驱动的钢轨砂带磨削过程,建立钢轨表面接触压力分布区域模型;根据磨削热产生和传导原理构建钢轨砂带磨削表面温度分布模型,且采用仿真分析法,分析磨削温度在磨削功率、进给速度、砂带速度和钢轨磨削深度影响下的变化规律,并对钢轨亚表层的磨削温度分布进行研究,验证温度场模型的正确性。结果表明:磨削区最高温度与磨削功率和砂带速度呈正相关,与进给速度和钢轨磨削深度呈负相关,且进给速度对温度的影响最显著。 展开更多
关键词 接触压力 磨削热 温升模型 磨削温度场
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Si_(3)N_(4)陶瓷基底的交替多层金刚石薄膜摩擦学性能
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作者 王贺 赵海根 闫广宇 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期21-30,共10页
为避免Si_(3)N_(4)材料因摩擦磨损造成的失效,利用热丝化学气相沉积技术在Si_(3)N_(4)基底表面沉积单层和交替多层的金刚石薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对制备的金刚石薄膜的形核、薄膜质量、表面... 为避免Si_(3)N_(4)材料因摩擦磨损造成的失效,利用热丝化学气相沉积技术在Si_(3)N_(4)基底表面沉积单层和交替多层的金刚石薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对制备的金刚石薄膜的形核、薄膜质量、表面和截面形貌、表面粗糙度等进行表征;利用“球−盘”往复式摩擦磨损实验机测试金刚石薄膜的摩擦系数并计算其磨损率,分析不同结构薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:相比于单层金刚石薄膜,交替多层膜结构表现出更好的摩擦学性能,当交替次数为4、多层结构层数为8时,薄膜的摩擦系数和磨损率最低,分别为0.016和1.042×10^(-7)mm^(3)/(N·m);但随着薄膜的多层结构层数增加,层间厚度减小,摩擦过程中薄膜发生破裂和剥落现象,薄膜与基底的结合强度降低,薄膜质量下降,且其摩擦系数增大为0.042,磨损率增大为4.661×10^(-7)mm^(3)/(N·m),薄膜的耐磨性下降。 展开更多
关键词 热丝化学气相沉积法 金刚石薄膜 氮化硅 摩擦学性能
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钎焊工艺对钎焊金刚石界面组织和性能的影响
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作者 崔冰 姜雪 +4 位作者 杜全斌 徐凡 严佩佩 王蕾 张黎燕 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第1期56-66,共11页
采用WC/Cu-Sn-Ti钎料对金刚石进行真空钎焊,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪以及磨削试验等手段,研究钎焊温度和保温时间对钎焊金刚石形貌、界面组织和力学性能的影响。结果表明:金刚石颗粒与WC/Cu-Sn-Ti复合钎焊界面形成的化... 采用WC/Cu-Sn-Ti钎料对金刚石进行真空钎焊,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪以及磨削试验等手段,研究钎焊温度和保温时间对钎焊金刚石形貌、界面组织和力学性能的影响。结果表明:金刚石颗粒与WC/Cu-Sn-Ti复合钎焊界面形成的化合物层均匀连续且致密,且在金刚石颗粒表面形成了薄而连续的层片状TiC和少量W_(2)C相,提高了金刚石与钢基体的结合强度;随着钎焊温度升高及保温时间延长,钎焊界面缺陷逐渐减少,金刚石石墨化程度升高;在钎焊温度为980℃、保温时间为15 min的条件下,金刚石颗粒在磨削过程中的摩擦力和摩擦系数相对较小,对大理石工件的磨削体积最大,且金刚石颗粒的脱落率最低。 展开更多
关键词 Cu-Sn-Ti钎料 钎焊工艺 力学性能 金刚石磨具
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金刚石磨粒切削钢混材料的温度仿真分析与磨损实验
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作者 韦敏 史永晋 郭子航 金刚石与磨料磨具工程 北大核心 2025年第3期342-351,共10页
海上平台导管架桩基一般采用钢混灌浆结构,在利用金刚石串珠绳切割其海面以上部分时,为确保单根串珠绳完成单一切口的切割作业,必须选择合理的冷却方案。本研究基于傅里叶导热定律建立金刚石磨粒切削温度场数值模型,该温度场的温度随切... 海上平台导管架桩基一般采用钢混灌浆结构,在利用金刚石串珠绳切割其海面以上部分时,为确保单根串珠绳完成单一切口的切割作业,必须选择合理的冷却方案。本研究基于傅里叶导热定律建立金刚石磨粒切削温度场数值模型,该温度场的温度随切削工艺参数的增大而升高,随介质参数的增大而降低;利用AdvantEdge有限元切削仿真技术建立金刚石磨粒切削钢混材料的动力学仿真模型,探究切削过程中不同冷却方式对切削区温升和磨粒磨损的影响;搭建金刚石串珠绳切削实验台,根据实际工况,选择了干切削、低温喷雾和高压水冷3种切削方式,对仿真结果进行实验验证。结果表明:低温喷雾冷却方案的冷却效果最优,与干切削相比,试验后单颗串珠磨粒的完整度可提高13百分点,磨粒脱落率可降低15百分点。因此,在导管架平台桩基切割工况下,选择低温喷雾冷却的方式,更有利于串珠绳切削效率和使用寿命的提升。 展开更多
关键词 金刚石串珠绳 磨粒 冷却方式 切削温度 磨粒失效
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