基于绿色制造的低温气动喷雾冷却技术的基础研究

为了适应绿色制造的要求,本文提出了一种新型的绿色的冷却方式——低温气动喷雾冷却。随后围绕此冷却方式,开展了传热学基础实验研究。通过实验,从传热学的角度考证了低温气动喷雾冷却的换热能力。最后将低温气动喷雾冷却应用到钛合金的磨削加工中,通过对不同冷却方式下磨削温度的比较,初步验证了低温气动喷雾冷却在实际加工中的冷却效果。     

喷雾冷却高热流密度散热传热特性研究

 针对喷雾冷却的高热流散热方式,设计和构建封闭循环实验装置。通过热电偶计算得到发热面的热流密度。通过激光多普勒测速仪(PDA)测量喷嘴的液雾分布、粒径和尺寸。基于气泡动力学与传热学,建立喷雾冷传热特性的理论模型。数值模拟的计算结果显示出喷雾高度对喷雾冷却曲线的影响：随着喷雾高度的增大,喷雾冷却的换热能力升高,与实验结果的变化趋势相同。同样采用数值的方法,给出不同喷雾张角、不同喷雾压力和不同喷雾高度下的换热系数,对喷雾冷却的传热特性进行分析。研究表明,两相区内的喷雾冷却换热能力得到了显著的增强,喷雾冷却存在最佳喷雾高度。     

TiC涂层微磨具磨削表面质量影响因素

对钠钙玻璃进行磨削实验,研究了磨削参数对加工后钠钙玻璃表面粗糙度和形貌的影响.探讨了不同涂层微磨具磨削后已加工表面形貌和不同冷却条件下表面的粗糙度.实验结果表明:随磨削速度的增加,磨削深度和进给速度减小,已加工表面粗糙度减小,表面形貌更光滑、质量更好.在不同冷却条件下,湿磨已加工表面粗糙度值更低,表面质量更好.相同粒度的CBN微磨具和金刚石微磨具相比,金刚石涂层微磨具加工表面质量更好,更适宜对玻璃等硬脆材料进行磨削加工.     

缓进给磨削时磨削弧区径向射流冲击强化换热技术的应用

在分析缓进给磨削时烧伤机理的基础上,提出了高压射流冲击强化磨削弧区换热的创新构想,并通过传热学基础实验研究了射流冲击强化换热的传热特征,研制了能实现磨削弧区径向射流定向冲击强化换热的工艺装置,并通过缓进给断续磨削实验其换热效果,结果表明,射流冲击强化换热技术确是提高弧区换热效率的有效方法,且弧区径向射流速度越高,换热效果越好,在解决难加工材料磨削烧伤方面具有广阔的应用前景。     

立轴平面强力磨削温度的试验研究

首先对立轴平面磨削接触区的特点和磨削温升规律进行了分析。在此基础上试验研究了诸工艺参数对磨削温度的影响规律;比较了冷却方式及磨削方式对磨削温度的影响程度。试验结果表明,适当选择砂瓦硬度和工艺参数并改进冷却方式,可以在减轻磨削热损伤的前提下提高磨削效率。从减小磨削温度、提高加工效率考虑,逆倾斜磨削方式不失为一种好的磨削方式。     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

快速点磨削磨削液射流特性及喷嘴极限位置研究

快速点磨削是一种新型高速/超高速磨削加工技术,由于砂轮极高的线速度会在砂轮周围产生高速旋转的空气带,对磨削液注入磨削区产生阻碍作用,降低磨削液进入磨削区的比率,因而会对磨削过程和加工的绿色度产生影响.在对磨削液喷射过程的射流结构与特性分析的基础上,对圆形紊动射流速度分布场进行了解析与仿真.根据等压力原理,建立了磨削液能够冲破高速空气带而进入磨削区所必需的喷嘴出口速度模型.通过射流核心区速度的分析,建立了磨削液喷嘴极限位置的工程计算公式,并给出了快速点磨削实验机床磨削液供给参数的设计实例.     

展成法球面磨床的几何误差补偿

利用多体系统运动学理论,通过变换矩阵方程,分析了系统中的移动副误差、转动副误差和正交误差原理.针对展成法球面磨削系统的结构与加工方式的独特性,提出了虚拟磨削点,建立了球面磨削系统的空间误差模型,并通过激光干涉仪进行了几何误差的测量.利用软补偿方法进行实验验证的结果表明,经过几何误差补偿后的球面加工精度有显著改善.     

工程陶瓷高效深磨温度场的有限元仿真

在磨削温度实验的基础上, 运用有限元法对工程陶瓷氧化铝及部分稳定氧化锆进行了高效深磨磨削温度场的仿真研究.基于磨削温度的实验和传热学理论,得出了工程陶瓷工件的磨削热分配比;得出了干磨及湿磨两种状态下工程陶瓷磨削温度场的分布; 并分析了磨削温度梯度对工程陶瓷热裂纹的影响.结果表明: 随着砂轮线速度增加, 磨削温度场温度梯度增大; 而随着磨削深度增大,不同材料的磨削温度梯度变化不同,且磨削温度梯度与磨削热裂纹的产生有一定的对应关系.     

高速磨削加工中冷却方法的研究

研究了高速磨削加工中冷却问题的重要性以及改善冷却方法后的冷却效果。为避免高速磨创中的磨削烧伤就必须对传统的冷却方法进行改进，使磨削液能有效地进入磨削区。另外，还须配以其它手段综合解决这一技术问题。     

用于微喷嘴制作的高效微电火花加工技术

针对当前微电火花加工中电极制备效率较低的现状,提出了一种高效率的金刚砂轮辅助线电火花磨削加工微电极的方法.设计制作了卧式布局的微电火花加工系统,进行了微细轴和小孔的加工实验.实验对比分析可知,采用金刚砂轮辅助线电火花磨削加工微电极的方法既可以利用传统金钢砂轮磨削的高效率,又可以利用线电极电火花磨削的高精度,从而有效提高微电火花加工微电极的效率,通过实现高精度微喷嘴的高效制作.应用所制作的微喷嘴进行机械冲击式微滴喷射实验,获得了理想的图形与阵列.     

影响大型高硬球面磨削精度的因素及控制方法

为提高球面磨削精度,分析了影响大型高硬球面磨削精度的各种因素,提出了大型高硬球面垂直仰式精密磨削方法,该方法能避免重力变形、轴承及导轨磨损等因素对球面磨削精度的影响.通过有限元和实验分析,确立了大型高硬球面磨削过程中温度分布状况,提出了抑制热变形的冷却方式和磨削工艺.进一步提出了基于图像识别的球面磨削形状精度在位判别方法与控制策略,实验结果表明,该方法可以有效提高大型高硬球面磨削的形状精度.     

磨削区气流运动特性仿真与实验研究

在对磨削区气流运动特性研究的基础上,应用FLUENT仿真软件建立磨削区有限元模型,仿真计算不同工作条件下磨削区气流的压力及速度分布特性.结合磨削加工实验,研究磨削区气流运动对工件表面完整性的影响并对仿真结果进行验证.研究结果表明,磨削区气流运动会阻碍磨削液有效进入磨削区.当磨削液喷入方位接近砂轮与气流运动的速度同向区时,可提高工件表面质量,磨削液的利用效果好,磨削过程绿色度得到提高.     

镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究

基于单个磨粒微磨削几何运动学规律和最小值函数,推导出全局磨粒的微磨削运动轨迹表达式,建立工件微磨削加工表面的包络线函数集合,得出磨削加工微观形貌仿真预测模型,并通过开展DD5镍基单晶高温合金微磨削加工工艺实验验证模型结果的正确性.实验结果表明:仿真预测微观形貌与实际微观形貌具有相似特征,仿真预测线轮廓高度与实际加工微磨削线轮廓高度误差为0.2~0.3μm;不同磨削参数下的表面粗糙度对比结果也表明预测模型与实验所得的表面粗糙度变化趋势一致.     

喷雾冷却轴线处的雾化特性分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景,其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联,本文对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径（SMD）与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

减缓轴承套圈沟道磨削烧伤的探讨

轴承套圈沟道磨削加工时产生的高温会造成磨削工件表面局部升温而形成不均一的组织和硬度,从而导致轴承质量合格率大幅下降.论文探讨了砂轮速度与工件速度之比（a）、砂轮修整时间以及磨削冷却措施对轴承套圈沟道表面烧伤的影响.试验结果表明：当速度比a处在45～55时,可以减少烧伤并能获得较好的表面质量;采用较短的砂轮修整时间对减少烧伤有利,并对零件的表面粗糙度影响不大;通过强化磨削加工区的冷却能有效降低工件的温度,进而显著缓解轴承套圈沟道的烧伤程度.     

内冷却开槽砂轮及其应用

首先对开槽砂轮的断续磨削进行了理论分析,概述了砂轮内冷却方法及新研制的内冷却装置。在此基础上作为一种尝试,用带有螺旋形沟槽的砂轮及研制的砂轮内冷却装置试验磨削了难加工材料——等离子喷涂WC合金零件。结果表明,采用内冷却断续磨削方法不仅有助于改善磨削表面质量,而且可使金属去除率在相同表面粗糙度前提下比原磨削工艺提高一倍。     

喷雾冷却轴线处的雾化特性的实验研究与数值分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景;其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联。对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径(SMD)与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

长寿高炉冷却器布置方式的计算传热学分析

应用计算传热学研究了目前常用的一些高炉冷却器的温度场.通过模拟在高炉内部不同高度处铜冷却壁、凸台冷却壁及板壁结合冷却系统的温度场,探讨了不同冷却器在高炉炉墙的布置方式.凸台冷却壁适宜安装在炉身上部和炉喉区;板壁结合冷却器适宜安装在炉身中部及炉腰部位;铜冷却壁适宜安装在炉腹及炉身下部.     

SiC颗粒增强铝基复合材料磨削温度的研究

采用人工热电偶法,对SiC颗粒增强2024Al复合材料的磨削温度进行实验研究.测量了距离加工表面不同深度处的磨削温度,研究了加工参数对磨削温度的影响,并分析了加工温度对表面质量的影响.结果表明:磨削温度随着主轴转速、磨削深度、进给速度的增大而增大;加工中过高的磨削温度会造成加工表面上铝基体熔化和重铸,并引起已加工表面氧...