工程陶瓷孔复频超声加工方法的研究 被引量：2

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作者 方桂飞 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第3期44-46,共3页

超声加工方法广泛应用于工程陶瓷等硬脆材料的加工生产中。传统超声加工方法运动部件较多,操作复杂,为提高加工效率、降低成本,提出了复频超声加工方法,并建立了自由质量块的数学模型,分析了复频超声加工方法的加工原理,设计并加工了一... 超声加工方法广泛应用于工程陶瓷等硬脆材料的加工生产中。传统超声加工方法运动部件较多,操作复杂,为提高加工效率、降低成本,提出了复频超声加工方法,并建立了自由质量块的数学模型,分析了复频超声加工方法的加工原理,设计并加工了一套复频超声加工装置,并对陶瓷材料进行了实验研究,得到不同加工条件下各试件的材料去除率;比较各试件的材料去除率,发现复频超声加工方法相较于传统超声加工,其加工效率可以提高3倍,这为复频超声加工的设计及推广提供了理论指导。 展开更多

关键词 复频超声加工 自由质量块 工程陶瓷 加工效率 数学模型 材料去除率

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一种复频超声加工钻的设计及有限元分析 被引量：1

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作者 胡叶妮 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第9期13-16,共4页

针对工程陶瓷等材料耐磨、抗高温但具有很高的硬度和较大的脆性,加工困难,提出了复频超声加工钻,即在变幅杆和钻杆之间放置一个自由质量块,让超声电源发出的高频和自由质量块引起的低频共同振动完成切削的一种超声加工钻,以提高钻头输... 针对工程陶瓷等材料耐磨、抗高温但具有很高的硬度和较大的脆性,加工困难,提出了复频超声加工钻,即在变幅杆和钻杆之间放置一个自由质量块,让超声电源发出的高频和自由质量块引起的低频共同振动完成切削的一种超声加工钻,以提高钻头输出端的冲击力和加工效率。为了研究球形自由质量块对复频加工效率的影响,设计了一种可以放置球形和柱形自由质量块的复频超声加工钻,计算了具有圆锥形过渡的阶梯形变幅杆的具体尺寸和相关参数。最后对这种复频超声加工钻进行了有限元分析,发现其振动频率在一定范围内随钻杆伸出变幅杆长度的增大而减小,且满足实验规定的频率范围。 展开更多

关键词 工程陶瓷 复频超声加工钻 变幅杆 自由质量块 有限元分析

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不同自由质量块对复频超声加工效率的影响 被引量：1

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作者 胡叶妮 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第7期59-62,共4页

通过对陶瓷材料的材料去除机理分析,发现了其材料去除率随超声振动频率的增大、碰撞粒子总数的增多、施加静压力的增大而增大。采用了复频超声加工方法对不同自由质量块下超声振动的频率进行了测量,发现了对于同样直径的自由质量块,球... 通过对陶瓷材料的材料去除机理分析,发现了其材料去除率随超声振动频率的增大、碰撞粒子总数的增多、施加静压力的增大而增大。采用了复频超声加工方法对不同自由质量块下超声振动的频率进行了测量,发现了对于同样直径的自由质量块,球形自由质量块产生的低频频率比圆柱形自由质量块产生的低频频率高。通过对不同自由质量块下的陶瓷材料进行超声钻孔实验,发现了对于圆柱形自由质量块,其对应的材料去除率在一定范围内随直径(质量)的增大而增大,而球形自由质量块对应的材料去除率在一定范围内随直径(质量)的增大先增大后减小。且对于同样直径的自由质量块,球形自由质量块对应的材料去除率要比圆柱形自由质量块对应的材料去除率更高,加工效率更好。直径为6mm的球形自由质量块对应的材料去除率最高,为123(mg/min),而不放入自由质量块对应的材料去除率最低,为23(mg/min)。 展开更多

关键词 自由质量块 复频超声加工 陶瓷材料 材料去除率

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单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的实验研究

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作者 李光 梁国星 +1 位作者 宋金鹏 吕明 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第6期116-119,共4页

针对如何确定单层电镀CBN(立方氮化硼)砂轮磨削区分界线位置,改善窄深槽侧面表明质量这一问题,应用单层电镀CBN砂轮对45#钢工件进行高速深切缓进给磨削实验。在不同砂轮线速度、窄深槽磨削深度和工件进给速度下,对单层电镀CBN砂轮磨削... 针对如何确定单层电镀CBN(立方氮化硼)砂轮磨削区分界线位置,改善窄深槽侧面表明质量这一问题,应用单层电镀CBN砂轮对45#钢工件进行高速深切缓进给磨削实验。在不同砂轮线速度、窄深槽磨削深度和工件进给速度下,对单层电镀CBN砂轮磨削区分界线位置的变化规律进行研究。研究表明:单层电镀CBN砂轮磨削区分界线到砂轮顶部的距离随砂轮线速度的增大而逐渐增大,随窄深槽磨削深度的增加而逐渐减小,随工件进给速度的增大先减小后增大。 展开更多

关键词 窄深槽 单层电镀CBN砂轮 顶刃区与侧刃区 分界线

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齿轮滚插刀的设计理论研究 被引量：3

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作者 张恒 辛佳毅 +1 位作者 王时英 吕明 《工具技术》 北大核心 2021年第8期67-72,共6页

根据齿轮齿面的形成过程建立齿轮齿面的数学模型,得到齿轮齿面方程及其法向矢量;基于交错轴螺旋齿轮啮合原理建立滚插加工的运动坐标系,确定滚插刀与工件的运动关系,并以曲面共轭原理为基础,求得齿轮齿面的共轭曲面方程;选择平面作为滚... 根据齿轮齿面的形成过程建立齿轮齿面的数学模型,得到齿轮齿面方程及其法向矢量;基于交错轴螺旋齿轮啮合原理建立滚插加工的运动坐标系,确定滚插刀与工件的运动关系,并以曲面共轭原理为基础,求得齿轮齿面的共轭曲面方程;选择平面作为滚插刀的前刀面并建立坐标系,获得前刀面的数学方程;最后借助曲面与平面求交理论与改进的欧拉法,得到了滚插刀的切削刃方程。 展开更多

关键词 滚插刀 曲面共轭原理 曲面与平面求交 欧拉法

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TiC含量对碳纤维编织物增韧的WC-TiC-Ni层状陶瓷刀具性能的影响 被引量：1

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作者 安晶 吕明 +2 位作者 宋金鹏 梁国星 张诚 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期208-211,共4页

采用真空热压烧结技术,在1 500℃下制备了不同TiC含量的连续碳纤维编织物增韧的WC/TiC层状陶瓷刀具样品。研究了TiC的含量对连续碳纤维编织物增韧的WC/TiC层状陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明,随着TiC含量的增加,陶瓷刀... 采用真空热压烧结技术,在1 500℃下制备了不同TiC含量的连续碳纤维编织物增韧的WC/TiC层状陶瓷刀具样品。研究了TiC的含量对连续碳纤维编织物增韧的WC/TiC层状陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明,随着TiC含量的增加,陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧度和硬度不断减小;当TiC含量为20%(质量分数)时,材料的致密度较高,晶粒尺寸较小,因此力学性能较好;此时,抗弯强度为516.896 MPa,断裂韧度为8.3871 MPa·m^(1/2),硬度为17.341GPa。 展开更多

关键词 碳纤维编织物 陶瓷刀具 TiC含量 微观组织 力学性能

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层状WC/TiC陶瓷刀具材料与轴承钢的摩擦磨损性能 被引量：2

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作者 张涛 吕明 +1 位作者 宋金鹏 安晶 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第3期131-133,共3页

采用雾化-喷覆液膜-干燥工艺及真空热压烧结技术制备了层状WC/TiC陶瓷刀具材料,在干摩擦条件,将其与GCr15轴承钢进行了摩擦磨损实验,研究了不同滑动速度和不同载荷对其摩擦系数和磨损量的影响规律,并对其摩擦磨损后的表面形貌进行了分... 采用雾化-喷覆液膜-干燥工艺及真空热压烧结技术制备了层状WC/TiC陶瓷刀具材料,在干摩擦条件,将其与GCr15轴承钢进行了摩擦磨损实验,研究了不同滑动速度和不同载荷对其摩擦系数和磨损量的影响规律,并对其摩擦磨损后的表面形貌进行了分析。结果表明:在相同载荷条件下,材料的摩擦系数和磨损量均随滑动速度的升高而减小,当滑动速度为12m/min时,材料的摩擦系数和磨损量最小,其值分别为0.276和0.68×10^(-3)mm^3;在相同滑动速度条件下,材料的摩擦系数和磨损量也均随载荷的增大而减小,载荷为120N时,材料的摩擦系数和磨损量最小,其值分别为0.157和0.58×10^(-3)mm^3;材料的磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损。 展开更多

关键词 层状陶瓷刀具 热压烧结 磨损 摩擦性能

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短切碳纤维含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响 被引量：1

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作者 高姣姣 宋金鹏 +1 位作者 王金龙 梁国星 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第16期108-111,共4页

以Ni为粘结相,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,采用真空热压烧结技术,在1600℃下制备了含不同C_(sf)量的WC基复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)的含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:加入C_(sf)后,WC基复合陶瓷... 以Ni为粘结相,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,采用真空热压烧结技术,在1600℃下制备了含不同C_(sf)量的WC基复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)的含量对WC基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响。结果表明:加入C_(sf)后,WC基复合陶瓷刀具材料晶粒明显细化,并随着C_(sf)的增多,WC基复合陶瓷刀具材料的硬度下降,抗弯强度和断裂韧度增大;当C_(sf)含量为0.8wt%时,力学性能良好,此时的抗弯强度为(921.32±24.20)MPa,断裂韧度为(13.01±0.26)MPa·m^(1/2),硬度为(16.92±0.23)GPa。 展开更多

关键词 WC基陶瓷刀具 短切碳纤维 微观组织 力学性能

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烧结温度对WC/TiC陶瓷刀具材料性能影响 被引量：1

9

作者 安晶 吕明 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第6期133-135,共3页

采取压制素坯、真空热压烧结等技术制备出了WC/Ti C复合陶瓷刀具材料。通过对其维氏硬度、抗弯强度及断裂韧度的测量以及断口微观形貌的对比分析,研究了不同的烧结温度对该陶瓷刀具材料力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,陶... 采取压制素坯、真空热压烧结等技术制备出了WC/Ti C复合陶瓷刀具材料。通过对其维氏硬度、抗弯强度及断裂韧度的测量以及断口微观形貌的对比分析,研究了不同的烧结温度对该陶瓷刀具材料力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的维氏硬度呈现先下降后增加的趋势,于1600℃达到最大,其值为18.33GPa;随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的抗弯强度呈现先降低后升高的趋势,于1750℃达到最大,其值为892.41MPa;随着烧结温度的升高,陶瓷刀具材料的断裂韧度呈现逐渐降低的趋势,于1600℃达到最大,其值为10.52MPa·m?。断口形貌观察发现:1600℃更有利于陶瓷刀具材料晶粒的生长并对材料结构的致密性最好;但随着晶粒生长速度的增加,材料中的孤立气孔被迅速生长的晶粒包围在内部,造成气孔不能正常排出,从而影响材料的力学性能。 展开更多

关键词 陶瓷刀具 烧结温度 热压烧结 力学性能 微观形貌

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WC/TiC层状陶瓷刀具与316L不锈钢间的干摩擦磨损性能研究 被引量：6

10

作者 张诚 宋金鹏 梁国星 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第9期13-16,80,共5页

研究了在1 750℃下真空热压烧结而成的WC/TiC层状陶瓷刀具材料在干摩擦条件下与316L奥氏体不锈钢之间的摩擦磨损性能,并对磨损面进行了分析。结果表明:载荷和滑动速度对摩擦因数和磨损量的影响较大,随着载荷的不断增大,WC/TiC层状陶瓷... 研究了在1 750℃下真空热压烧结而成的WC/TiC层状陶瓷刀具材料在干摩擦条件下与316L奥氏体不锈钢之间的摩擦磨损性能,并对磨损面进行了分析。结果表明:载荷和滑动速度对摩擦因数和磨损量的影响较大,随着载荷的不断增大,WC/TiC层状陶瓷刀具材料的摩擦因数和磨损量呈增大趋势;而随着滑动速度的增大,WC/TiC层状陶瓷刀具材料的摩擦因数先降后增,磨损量先增后降;在WC/TiC层状陶瓷刀具材料与316L奥氏体不锈钢的对磨过程中,材料的表面发生了犁削、颗粒及片层剥落现象,在磨损表面留有犁沟、凹坑、微裂纹和片层结构,其磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。 展开更多

关键词 层状陶瓷 摩擦磨损性能 磨损机理

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窄深槽侧面接触区对磨削热分配的影响 被引量：2

11

作者 张晋 吕明 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第1期166-169,共4页

研究了单层电镀CBN成型砂轮磨削窄深槽时,砂轮和窄深槽侧面接触区对磨削热分配和温度分布的影响。采用Malkin和Lavine的热分配模型,考虑材料物理性能随温度非线性变化,以及磨削力随磨削过程的变化,运用ANSYS单元生死技术对窄深槽磨削时... 研究了单层电镀CBN成型砂轮磨削窄深槽时,砂轮和窄深槽侧面接触区对磨削热分配和温度分布的影响。采用Malkin和Lavine的热分配模型,考虑材料物理性能随温度非线性变化,以及磨削力随磨削过程的变化,运用ANSYS单元生死技术对窄深槽磨削时的瞬态温度场进行三维有限元仿真。通过磨削实验研究了不同磨削深度时槽底区和槽侧面区的温度变化。将仿真结果与实验结果进行对比分析,结果表明,侧面接触区有对磨削热有二次分配的作用,部分传入工件的热量通过侧面接触区传入砂轮中,接触面积越大,传递的热量越多。因此在对窄深槽磨削区温度进行预测时,需要对热分配理论进行一定的修正,考虑侧面接触区的影响。 展开更多

关键词 窄深槽 磨削 单层电镀CBN砂轮 温度仿真 能量分配

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Ni的含量对TiC基复合陶瓷材料微观组织及力学性能的影响 被引量：1

12

作者 姜龙凯 宋金鹏 +1 位作者 王金龙 梁国星 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第16期119-122,共4页

金属烧结剂选择Ni和Co,采用真空热压烧结技术,在1500℃下制备了TiC基复合陶瓷材料。研究了该复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随着Ni含量的增加,该材料微观组织中的缺陷先减少后增多,硬度、抗弯强度和断裂韧度先增大后减小;当N... 金属烧结剂选择Ni和Co,采用真空热压烧结技术,在1500℃下制备了TiC基复合陶瓷材料。研究了该复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随着Ni含量的增加,该材料微观组织中的缺陷先减少后增多,硬度、抗弯强度和断裂韧度先增大后减小;当Ni含量为10 wt%时,微观组织好、力学性能良好,此时该材料的硬度为(18.2±0.6)GPa,抗弯强度为(955.7±11.2)MPa,断裂韧性为(13.5±0.3)MPa·m^(1/2)。 展开更多

关键词 TiC基陶瓷材料 微观组织 力学性能

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复频超声中自由质量块的应用及试验研究 被引量：3

13

作者 方桂飞 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第10期191-194,共4页

复频超声加工是在超声加工的基础上,通过自由质量块引入一低频振动,高、低频振动共同完成切削的加工方式。复频超声加工方法能够增大钻头输出端的冲击动应力,提高加工效率,因此是一种应用前景良好的硬脆材料加工方法。分析了复频超声振... 复频超声加工是在超声加工的基础上,通过自由质量块引入一低频振动,高、低频振动共同完成切削的加工方式。复频超声加工方法能够增大钻头输出端的冲击动应力,提高加工效率,因此是一种应用前景良好的硬脆材料加工方法。分析了复频超声振动系统的工作原理,并根据复频超声振动系统的运动特点,建立了复频超声装置加工硬脆材料的数学模型,研究了自由质量块在加工过程中的作用。陶瓷材料加工试验表明,材料去除率随着自由质量块厚度的增大而增大,且其变化幅度随厚度的逐渐增加越来越明显;很好的验证了理论分析的准确性。对比不同加工时间的试验,结果表明材料去除率的增长率随加工时间的增加而增加,说明材料去除机理遵循裂纹产生、裂纹扩展和材料去除的规律。 展开更多

关键词 复频超声加工方法 自由质量块 数学模型 陶瓷材料 材料去除率

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地面火炬燃烧器结构对碳烟排放的影响 被引量：3

14

作者 魏世晨 王时英 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第12期98-100,104,共4页

火炬系统是石油化工企业重要的安全环保设施之一。为优化地面火炬结构,降低碳烟排放的浓度,基于Fluent软件平台,运用SST k-湍流模型和预测烟灰形成的双步Tesner model模型,以C3H8为燃料,O2为氧化剂,对圆形和非圆形出口的燃烧器进行燃烧... 火炬系统是石油化工企业重要的安全环保设施之一。为优化地面火炬结构,降低碳烟排放的浓度,基于Fluent软件平台,运用SST k-湍流模型和预测烟灰形成的双步Tesner model模型,以C3H8为燃料,O2为氧化剂,对圆形和非圆形出口的燃烧器进行燃烧数值模拟,得到各自的温度场以及组分的分布情况;根据组分分布绘制沿火焰中心轴线的碳烟排放曲线,比较不同火炬头的碳烟排放曲线得出边长为8mm的正三角形出口的火炬头为最佳结构,为优化地面火炬燃烧器结构、降低碳烟排放提供指导。 展开更多

关键词 地面火炬 湍流燃烧 碳烟 数值模拟

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层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯的制备机理

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作者 王金龙 吕明 +1 位作者 宋金鹏 张诚 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第8期94-96,共3页

针对现有层状陶瓷刀具材料素坯制备方法仍存在制备效率低、层厚难以控制等问题,提出雾化-喷覆液膜-干燥法制备层状陶瓷刀具材料素坯的新工艺,并运用雾化-喷覆液膜-干燥法制备了层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯,研究了Al_2O_3、WC纳米粉... 针对现有层状陶瓷刀具材料素坯制备方法仍存在制备效率低、层厚难以控制等问题,提出雾化-喷覆液膜-干燥法制备层状陶瓷刀具材料素坯的新工艺,并运用雾化-喷覆液膜-干燥法制备了层状Al_2O_3/WC陶瓷刀具材料素坯,研究了Al_2O_3、WC纳米粉末与无水乙醇的配比对雾化效果和干燥时间的影响,干燥温度对干燥时间的影响,并分析了不同干燥温度下素坯材料层表面形貌。结果表明:当Al_2O_3、WC粉末与无水乙醇的配比为1:25及干燥温度为90℃时,可获得高质量的陶瓷素坯,并可提高素坯的制备效率。 展开更多

关键词 层状陶瓷刀具 雾化-喷覆液膜-干燥法 素坯

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