吴书安
,
祝锡晶
,
王建青
,
郭策
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.05.034
目的：硬脆性材料在珩磨时的脆性去除会使得被加工件的表面质量达不到更高的应用要求，同时对磨具磨损严重，通过理论建模研究珩磨过程中单磨粒磨削参数与切屑第一变形区流动应力的关系，并得到实现延性去除的各参数阈值。方法针对304不锈钢，通过对单磨粒划擦的分析，数学推导得出在平面情况下切屑第一变形区流动应力与单磨粒刃圆半径、磨削深度以及半圆锥角的函数关系。结果在完全刃圆磨削和复合磨削阶段都会有实现材料延性去除的现象被发现，并得到完全刃圆磨削时，取刃圆半径r=1μm，在磨削深度h=0.07μm，流动应力取得极大值σ=227.7 MPa。复合磨削时，取半圆锥角θ=30°，r<1.5μm时，r的延性去除阈值为0.3~1μm。当取h=0.6μm，θ和r同样存在实现材料延性去除的阈值，分别为45°~75°和0.5μm左右。结论单磨粒刃圆半径、磨削深度和半圆锥角使材料实现延性去除的阈值范围在理论上被确定，为硬脆性材料的延性去除理论的进一步研究提供参考。同时适当减小磨粒刃圆半径，取45°~75°范围内的磨粒半圆锥角，使磨削深度增大，并实现材料的延性去除，可以提高材料的表面质量和磨削效率。
关键词:
单磨粒
,
刃圆半径
,
磨削深度
,
半圆锥角
,
流动应力
,
延性去除
,
第一变形区
庞昊斐
,
祝锡晶
,
王璟
,
袁志伟
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.025
目的 为了更合理地利用超声清洗中的空化效应.方法 以清洗区单空化泡为研究对象,基于能量守恒原理,建立了空化泡的动力学模型.数值模拟了环境温度、声压幅值、超声频率和超声振幅对清洗区空化泡动力学特性的影响.结果 当温度从O℃升高到80℃时,空化泡溃灭时间由579.36 μs缩短到181.43 μs.高温下空化泡的膨胀速度更快,50℃时空化泡的最大膨胀幅值为51.27,此时空化强度最大.随着声压幅值的增大,空化泡的运动由近似于稳态空化的多周期振荡转变为只经过一次膨胀压缩后溃灭,最大膨胀幅值也由此先减小,后近似于线性增大,溃灭时间先变短,后稳定在150 μs左右.随着频率的增大,空化泡的最大膨胀幅值变小,溃灭时间变长,振幅的扰动作用对空化泡半径变化和溃灭时间的影响很小.结论 不同温度下空化泡的动力学特性相似,声压幅值的增大和超声频率的降低均有助于提升空化效应,换能器的振动对邻近液体中空化泡的扰动作用可忽略.
关键词:
超声清洗
,
温度
,
空化泡
,
动力学
,
数值模拟
,
膨胀幅值
,
溃灭时间
吴书安
,
祝锡晶
,
郭策
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.08.024
目的通过仿真研究磨削中单磨粒几何特征对切屑根部材料分离的影响,得到脆-塑转变的临界磨削参数值.方法针对Ti6Al4V合金,通过对单磨粒划擦的分析,建立热-力耦合平面仿真模型,研究切屑根部有效流动应力随单磨粒刃圆半径和磨削深度的变化情况.结果在磨粒刃口处,刃圆半径r=0.1 μm时,磨削深度h≈0.02 μm,出现脆-塑转变的临界现象;在h＞0.3 μm时,可能会实现材料的塑性去除,磨削热效应对其有促进作用.刃圆半径r=1 μm时,磨削深度h为0.2～3μm,有效流动应力的最小值为948.479 MPa,此时在磨粒刃口处几乎没有材料塑性流动的现象,磨削热效应不明显.刃圆半径r=10 μm时,磨削深度h为2～30 μm,有效流动应力的最小值为716.351MPa,最大值为763.59MPa,磨粒刃口处切屑以塑性流动方式产生,磨削热对其有一定的促进作用.结论仿真得出使切屑根部材料实现塑性流动的单磨粒刃圆半径、磨削深度阈值范围和脆-塑转变的临界值,同时得到磨削热效应对切屑形成的作用效果.取刃圆半径为0.1 μm或者10μm左右的磨粒,适当增大磨削深度,可实现切屑根部材料的塑性流动,降低对磨粒的冲击作用,并提高磨削效率.
关键词:
单磨粒
,
刃圆半径
,
磨削深度
,
有效流动应力
,
热效应
,
临界磨削
