基于环形磁场励磁的两面磁力抛光试验研究

磁力抛光多数以单面抛光为主,较少有双面同时有效抛光方式.本文提出了基于环形磁场励磁的磁力抛光新工艺,该方法可以同时有效抛光两个表面.通过设计能励磁环形磁场的电磁铁,并进行三维有限元仿真分析,搭建了环形磁场双面抛光装置.利用该平台进行不锈钢两面抛光工艺试验研究,探讨了电流强度、磁极与工件间间隙、主轴转速和抛光时间工艺等参数对表面粗糙度R_a的影响.得出表面粗糙度R_a随着抛光时间、工作间隙、工件转速的增大而减小.设计正交实验方案得出合理的两面磁力抛光工艺参数,并最终取得了具有良好表面粗糙度R_a的两面工件样品.试验证明,该方法可以同时对工件的两个表面进行抛光,两个表面的表面粗糙度R_a由最初0.2μm下降到R_a(S)=0.094μm和R_a(N)=0.068μm.     

电流变抛光液中固相粒子间结合模型研究

电流变抛光液中的固相极化后形成复杂的微观结构并改变其流变性能。通过超景深三维显微系统观察了电流变抛光液在外加电场作用下形成的微观结构。根据粒子介电极化模型和抛光液中固相粒子间的作用力,建立了混有不同粒度磨料颗粒的电流变抛光液中固相粒子的结合模型,分析了颗粒粒度和粒子间作用力等因素对粒子结合模型的影响。     

砂带磨削性能的部分实验研究

本文对国内A,B两厂和美国Norton公司的六种砂带进行了磨削性能的实验研究。利用轮廓法和显微镜观察等手段,从砂带制造角度探讨了造成这些砂带磨削性能差异的原因及提高国产砂带磨削性能的途径,并分析了砂带磨削性能随磨削时间的变化规律,初步揭示了砂带的金属去除机理和磨损机理。     

液体磁性磨具基液改性实验分析

为克服液体磁性磨具在加工工件后再分散稳定性和抗沉降稳定性的不足,通过实验研究得知,六偏磷酸钠和聚丙烯酸(PAA)对磁性颗粒的分散稳定性及沉降稳定性均有较好的控制作用;加入纳米二氧化硅能够更有效地提高液体磁性磨具的沉降稳定性,有助于改善液体磁性磨具的再分散性能。     

抛光机磨削加工效率的试验研究

为了提高抛光磨削加工的效率,在分析抛光磨削加工运动的基础上,利用Preston方程确定影响磨削效率的因素,即磨块的目数、压力、磨头转速以及横梁摆动速度.以此4个因素安排正交试验并对试验结果进行方差分析,得出各因素对磨削效率的影响规律以及相应的主次关系,并提出最佳磨削因素的组合方式,从而为指导生产以及对抛光磨削的进一步研究都奠定了良好的基础.     

时域光学拓扑成像方法的模拟和实验研究

针对现有的以修正的朗伯-比尔定律(modified Lambert-Beer law,MLBL)为理论模型的光学拓扑方法存在量化度不准确的问题,提出了一种基于最小二乘拟合算法的时域光学拓扑成像方法.该方法利用时域扩散方程在半无限空间条件下的解析解和测量曲线实现最佳匹配以计算相邻的源点与探测点之间的待测组织吸收系数变化值.对该时域光学拓扑成像方法进行了一系列的模拟验证,并以基于时间相关单光子计数(time-correlated single photon counting,TCSPC)技术的多通道时间分辨测量系统为平台进行了实验验证.结果表明:所提出的最小二乘拟合算法总体上优于传统的基于经验值光程的MLBL方法.     

充灌磁性液体的脉动热管试验研究

试验研究了充灌磁性液体的脉动热管的传热性能.试验工质为颗粒体积分数为1.39%的水基Fe3O4磁性液体,脉动热管由内径为2.5 mm的铜管制作,加热功率为40～150 W,倾角固定为60°.将试验结果与充灌纯水及质量分数为1.875%的四甲基氢氧化铵水溶液(磁性液体中的表面活性剂)时的结果进行了比较,发现充灌磁性液体时脉动热管的热阻最小,并且最佳充灌率为40%,传热得到了强化.此外,当在脉动热管绝热段施加0～60 kA/m的均匀磁场时,脉动热管的热阻略有增大.     

玻璃窗泄爆下室内燃气爆炸荷载规律试验研究

建立了一套野外试验系统,设计了19组试验工况,分别研究了室内燃气浓度、泄爆窗玻璃破坏强度及面积对室内燃气爆炸荷载的影响,得到了玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸的荷载特性和变化规律。试验研究结果表明：甲烷浓度在7.5%~10.5%时,室内燃气爆炸产生两个压力峰值,并引起声振不稳定燃烧,形成远大于第一个压力峰值的第二压力峰值;甲烷浓度较高时,声振现象不容易出现,只产生一个压力峰值,其大小仅与泄爆口封闭物有关;当甲烷气体浓度为9.5%时,燃气爆炸反应最剧烈,第一个压力峰值和声振压力峰值均为最大;提高泄爆窗玻璃破坏强度,会导致爆炸荷载的第一个压力峰值增大;增加泄爆窗面积,会使第一个压力峰值略微降低,但第二个的声振压力峰值则会大幅降低。研究结果有利于了解玻璃窗泄爆条件下室内燃气爆炸荷载规律和作用机理,并对进一步研究燃气爆炸荷载下结构的动力响应和破坏形态具有实际意义。     

剪切增稠抛光加工Si_3N_4陶瓷的试验研究

基于剪切增稠抛光(STP)的加工原理分析Si3N4陶瓷超精密加工的控制策略,考察所制备的含有立方氮化硼(CBN)磨粒的剪切增稠抛光液的流变行为,分析工件抛光前后表面形貌变化及表层应力状态,研究其抛光特性.结果表明:抛光液具有可逆的剪切增稠与稀化效应,可达到STP加工工艺用抛光液的要求;改变磨粒粒径,可以控制Si3N4加工效率与表面质量,且材料去除量和表面粗糙度的理论值能够反映试验值的变化;STP加工Si3N4为持续微切削的"柔性抛光",初期为脆性剪切、粘着磨损去除,后期为塑性去除;当磨粒粒径达到纳米级时,表层应力状态由初始残余拉应力变为压应力,说明STP不仅能高效去除原有表面损伤层而且新引入的损伤小;随着抛光时间的延长,去除量先快速增大而后趋缓;抛光90 min后,去除率由初期的5.00~2.40μm/h降至3.24~2.04μm/h,表面粗糙度Ra由108.9~111.1nm降至22.0~10.7nm;抛光150min后,Ra可降至9.6~7.2 nm,实现了Si3N4陶瓷粗抛后的精密抛光.     

不锈钢材料砂带磨削试验

不锈钢材料具有优良的性能,应用广泛,但属于难磨材料．砂带磨削具有良好的磨削加工性能,笔者采用4种磨料砂带对不锈钢材料进行磨削试验．研究了磨粒与工件在磨削过程中的交互作用机理,讨论了影响材料去除率的因素,用SEM分析了加工表面显微形貌特征,揭示了材料的去除机理和砂带磨损形式．     

碲酸盐玻璃中Eu3+离子发光性质的研究

研究了碲酸盐玻璃中Eu3+离子掺杂浓度对其发光性质的影响.分别用TU-1901UV-VIS紫外可见光谱仪和F-2500荧光光谱仪测量样品的吸收光谱和发射光谱与激发光谱.结果表明:Eu-O电荷迁移带的强度与Eu3+离子掺杂浓度密切相关;相对于基质吸收,Eu3+离子的本征吸收强度随掺杂离子浓度的提高而增强;在394nm光的激发下,Eu3+离子发光主要位于594nm和615nm左右,相对于5 D0→7F1,5 D0→7F2跃迁发射受Eu3+离子掺杂浓度的影响;样品的声子边带与掺杂浓度有关.     

黄原胶添加量对液体磁性磨具稳定性的影响

液体磁性磨具对小孔的光整加工是一种新型的精密加工方法,磨具的稳定性对于保存和加工效果有着重要影响。为了提升液体磁性磨具的稳定性,提出了利用黄原胶改性固体颗粒的方法,制备了若干种不同配比的以黄原胶为活性剂改性固体颗粒的液体磁性磨具,测量其沉降率及黏度,观察固相颗粒的微观形貌。并对单个固相颗粒进行受力分析,从微观角度讨论活性剂的添加量对磨具稳定性的影响。加入黄原胶,磨具的稳定性提升,加工实验后的小孔的粗糙度有一定的降低。研究成果对液体磁性磨具的配制具有一定的指导作用。     

微尺度槽道内流动与换热研究的实验测试系统

微尺度槽道可极大地强化换热，测试其中流动工质的温度、压力、阻力等参数可得到特性曲线，进而研究其传热机理。实验用测试系统由实验段、传感器、采集板、接口卡、ＰＣ机以及实验工质的流路等辅助设备组成，具有高精度、实时显示并自动获取参数稳定值的功能，是微尺度换热研究中实用必备的精密实验测试系统。     

基于Taguchi-GA协同的磁性磨料抛光性能预测及制备工艺参数寻优

通过改变黏结法磁性磨料的制备工艺参数来设计正交试验,制备不同系列规格的磁性磨料,并对其进行形貌和成分检测.以3D打印AlSi10Mg板为加工对象,通过平面磁力研磨试验,揭示磁性磨料制备工艺参数对磁力研磨质量的影响规律.基于回归分析,建立参数与响应之间的回归模型,通过遗传算法实现参数优化. 结果表明,在SiC粒径为18~25 μm,Fe与SiC的质量比为4.7,环氧树脂与聚酰胺的质量比为2,固化温度为100 ℃的条件下,材料去除率为1.7 mg/min,表面粗糙度由原始的3.90 μm降低至0.27 μm,降低率为93.1%.     

磁流体重力悬浮的研究

从磁流体的伯努利方程出发,对磁流体在磁场作用下所具有的悬浮能力进行了理论推算;结合超顺磁理论分析了磁流体重力悬浮过程中磁场梯度,磁场强度以及磁流体本身性质等因素的作用,并对磁流体重力悬浮过程作了描述;采用自制磁流体进行实验,实验结果同所作的分析及计算基本相符;成功地把Pt,Pb等致密物质悬浮起来。     

纺织钢领的化学机械抛光试验

探讨了化学机械抛光(CMP)技术在细纱机的钢领后续加工中的应用.通过采用CMP与传统磨料流抛光技术的对比试验, 表明应用CMP技术后提高了钢领的加工效率和工作表面质量,证明CMP应用于钢领抛光是完全可行的.同时,对CMP抛光钢领的机理及影响因素进行了分析.试验表明,采用CMP技术抛光钢领时,钢领的表面在抛光液的作用下形成了软质层,由于该软质层的形成, 提高了抛光效率,也改善了钢领的表面质量.     

微沟槽周期结构表面的磁性复合流体微纳光整研究及实验教学装置应用

针对磁性复合流体黏度可控的特性,研究一种微纳沟槽表面可控抛光加工方法及工艺,实现低成本、可控微纳结构表面加工技术,并将其应用于微纳加工实验教学。采用磁性复合流体作为抛光液,设计端面式和圆周面式两种磁性复合流体抛光机构;根据周期性微米级沟槽表面结构特点,采用圆周面式磁性复合流体抛光机构进行微结构表面抛光加工实验;设计加工工艺,通过实验对比微沟槽周期结构表面加工效果,验证了实验装置及微结构可控抛光加工方法的有效性,实现微沟槽周期结构表面材料可控去除加工。该装置结构紧凑,使用与维护成本低,有效填补面向机械专业制造类课程的微纳加工实验教学装置技术空白。     

浅结硅光伏电池光响应特性实验研究

实验研究了电子束辐照诱导半导体掺杂技术制作的浅结硅光伏电池光响应特性。给出其相对光谱响应和激光感生光电压值。结果表明该器件具有较好的光响应特性。     

夹板式单层玻璃板面内受剪承载性能试验研究

近年来,夹板式玻璃幕墙在现代建筑中得到了日益广泛的应用,但对它的理论研究却滞后于工程应用.文中以试验为基础,结合有限元法,研究了不同类型的夹板约束对玻璃板在面内受剪作用下的应力和位移分布规律,以及面内受剪的作用机理,并通过试验数据验证了有限元法的有效性.研究表明:在加载的全过程中,夹板约束玻璃板的位移和应力都随着荷载的增长而线性增长,表现出明显的脆性破坏的特征;面外受弯和面内受剪的作用机理不同,前者是节点区弯拉破坏而后者是玻璃板在支承边界的受压破坏.