石英玻璃微尺度磨削温度仿真与实验研究

建立了微磨削过程的传热模型,针对石英玻璃材料进行有限元仿真分析,探讨了微磨削过程中磨削热的分布情况,分析磨削用量对磨削温度的影响规律.利用粒度500#的微磨具对石英玻璃进行单因素磨削温度测量实验.仿真与实验结果表明:磨削区表面最高温度随切削深度的增大而升高,随磨削速度的加快而升高,实测最高磨削区温度仅为94.2℃,并没有出现磨削烧伤现象.     

超声磨削单颗磨粒磨削温度预测与试验研究

为了解决单颗磨粒磨削下磨削区最高温度无法直接通过试验准确测得的问题,基于超声磨削单颗磨粒磨削力公式以及传热理论,推导超声磨削工艺下的热源强度计算公式,通过有限元软件计算单颗磨粒作用下超声磨削温度场分布以及磨削的最高温度,研究各项磨削参数对单颗磨粒磨削区最高温度的影响.给出一种测量磨削温度的测试方法,在同等磨削参数下,磨削区域平均温度的实测值与仿真结果相差在10%以内,验证了该超声磨削单颗磨粒磨削温度场仿真计算方法的正确性.     

砂带磨削温度的试验研究

设计了平面砂带磨削中动态磨削温度实时采集和处理微机系统。对砂带磨削时表面层温度分布及工件表面最高温度进行了试验研究。提出了砂带磨削工件表面最高温度的理论计算方法,得出砂带磨削中工件表面层温度分布情况。表面最高温度的变化规律及烧伤产生的区域,为实际生产中预防加工变质层的产生提供了依据。     

强力砂带平面磨削温度分布的有限元分析及试验研究

本文分析了国内外磨削温度的计算方法，指出了用有限元法及有限差分法在时间递推上的优势，用以处理二维不稳态磨削温度场，得出了有重要理论和实用价值的磨削温度计算公式，拟定了相应的计算机程序，以不同磨削用量下的温度场进行了数值计算及大量的试验对比，采用了Ｐｅｋｌｅｎｉｋ测温法通过计算机实现数据采集，试验结果表明，理论计算值与试验值相当吻合，并得出一些重要结论。     

窄深槽磨削加工过程的热分布研究

为了对窄深槽磨削温度进行深入研究,通过将砂轮与工件的接触区分为顶刃区和侧刃区,对窄深槽底面和侧面分别进行温度研究。在窄深槽磨削中,顶刃区热流服从形状函数 分布,侧刃区服从浅磨的磨削特点,且窄深槽底面和槽侧面在磨削过程中受到多个磨削热源的耦合作用,据此建立了窄深槽底面和槽侧面的磨削温度理论模型。采用K型热电偶测量了窄深槽底面和和侧面的磨削温度,通过试验对磨削温度理论模型的有效性进行验证。研究结果表明：窄深槽底面和侧面受到多个磨削热源耦合作用,直接作用于加工面的磨削热源对加工面的温度影响最显著;窄深槽试验测量温度与理论计算值表现出良好的一致性。     

钢轨砂带磨削温度场建模与仿真

结合钢轨与砂带的接触几何关系,建立接触区域磨削深度和轮廓计算模型,阐明磨削工艺参数对接触区参数的影响规律.随着砂带磨削半径的增加,不同钢轨廓形处接触区域面积呈对数增加,接触区域轴长半径位置也在不同截面上变化. 结合钢轨砂带磨削过程特性,求解接触区域热流密度计算模型并进行理论验证. 基于接触区域磨削深度和轮廓计算模型,以及区域热流密度计算模型,应用瞬时点热源温度场、连续作用点热源温度场、连续作用移动点热源温度场对接触区域连续作用移动面热源温度场进行离散化求解. 研究结果表明,在设定磨削工艺参数下,钢轨磨削表面的仿真和理论温度的变化趋势相似,且几乎在同一时间达到温度最大值,最高温度的仿真和理论计算的相对误差为6.14%,验证了本文理论模型和仿真的正确性.     

基于平均场理论的SmTbCo/Cr薄膜温度特性的计算与分析

运用平均场理论以及(Sm0.343Tb0.657)31Co69/Cr薄膜的饱和磁化强度Ms随温度变化的实验测量值,模拟计算了组分为(Sm0.156Tb0.844)31Co69薄膜的饱和磁化强度Ms温度特性曲线,计算结果与实验值较为吻合.理论和实验结果都表明.该种SmTbCo/Cr薄膜的居里温度Tc在200℃左右,而且在室温附近,该种薄膜的磁各向异性能Ku值高达4.0×106erg/cm3.     

已加工表面热源模型研究及磨削温度场数值模拟

为了利用浅磨模型对磨削温度场进行数值模拟,基于圆弧热源模型、砂轮和工件接触表面直角三角形热源,采用温度匹配法进行了反传热分析,建立了已加工表面热源分布形状的计算方法。该方法不需预先假设已加工表面热源的分布形状,即可根据具体的磨削条件,获得相应的热源分布形状,解决了以往已加工表面热源的分布形状常被假设为直角三角形、三角形、抛物线和椭圆等形状,但上述假设都是基于特定的磨削条件,不能普遍适用于所有磨削工况的问题。采用有限元法建立了磨削温度场的数值仿真模型(浅磨模型),计算了工件的磨削温度场,采用热成像仪测量了磨削温度场,结果表明:已加工表面热源的分布形状随着磨削条件而改变,磨削温度场的模拟结果与测量结果具有很好的一致性,磨削区已加工表面最高温度的模拟值与测量值之间相对误差在0.8%~9.5%之间,建立的浅磨模型可以准确地模拟工件的磨削温度场。     

分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面温度

针对分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面的实际工况,计算移动热源的有效宽度,并使用三角形移动热源模型对磨削温度场进行理论建模.分析了磨削运动对传热过程的影响,结合磨粒端面温度和一维导热模型计算热量传入工件比率.通过实验比较了分块杯形砂轮和普通杯形砂轮的磨削温度及磨后表面形貌,同时,分析了磨削参数对磨削温度的影响.结果表明：分块杯形砂轮磨削高硬度涂层球面较普通杯形砂轮具有更低的磨削温度和更好的磨削条件.     

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...     

基于冲击原理的磨削接触区及磨削力建模

磨削力是滑擦、耕犁及切削三个阶段共同作用的结果,仅对切削阶段进行研究通常造成切削力计算值与实测值的误差较大;因此本文考虑磨削接触区冲击效应对整个平面磨削加工过程的影响,将接触区划分为冲击区和切削区两部分.通过分析磨粒在冲击区内对工件产生的冲击载荷的变化情况,建立了单颗磨粒的冲击载荷模型及参与冲击的磨粒数目模型,并结合磨削力在切削区的变化情况,构建磨削力理论计算模型及总磨削力数学模型.最后通过实验研究验证了理论分析的合理性.     

Effect of Grinding Temperatures on the Surface Integrity of a Nickel-based Superalloy

An experimental study was carried out to investigat e the influence of temperatures on workpiece surface integrity in surface grinding of a cast nickel-based superalloy with alumina abrasive wheels. Temperatur e response at the wheel-workpiece interface was measured using a grindable foil /workpiece thermocouple. Specimens with different grinding temperatures were obt ained through changing grinding conditions including depth of cut, workpiece fee d speed, and coolant supply. Changes in surface roughnes...     

高速点磨削温度场仿真及其影响分析

分析了点磨削与普通外圆磨削接触区域的不同,基于热源温度场分布和传热理论,建立了高速点磨削下温度场的理论模型和有限元模型.运用ANSYS对高速点磨削下工件与砂轮接触区域的温度场进行三维仿真,得到了接触区域温度场的分布及温度随时间变化的曲线,总结出最高温度与点磨削变量倾角α的关系,当α不为零时,磨削区域的温度低于普通外圆磨削.通过观测磨削后的工件表面金相组织可知,高速点磨削下仍出现了很薄的磨削变质层,验证了理论分析,为高速点磨削温度场的进一步研究提供了参考依据.     

微波等离子体处理对竹材表面接触角的影响

采用微波等离子体(MWP)对竹材进行了表面处理,测定了处理前后甘油和脲醛树脂胶在其表面的接触角,以此评价竹材表面改性的效果.结果表明:随MWP处理时间延长和试件距反应腔距离减小,竹材表面接触角呈降低趋势;竹材试件距反应腔距离40mm时,用甘油作测试液体在接触15 s时测试,MWP处理30 s即可将竹材表面接触角降低49%～59%;甘油所测竹材表面接触角较脲醛树脂胶所测值低,测试液滴到样品上15 s所测竹材表面接触角较5 s时低;在经等离子体处理后,砂光与否对竹材的表面性能影响不大,砂光后再经等离子体处理,比直接进行等离子体所得到的改性效果稍好.     

磨削参数对硬质合金刀片圆弧表面锯齿的影响

为了控制硬质合金刀片圆弧刃处的表面质量,通过分析单颗磨粒与工件的接触长度和最大未变形切屑厚度的关系,建立了其磨削力学模型.基于正交试验的方法,对该硬质合金刀具进行不同磨削参数的加工实验,并采用VHX-600超景深光学显微镜等观测仪器对刀具圆弧面的锯齿深度和表面粗糙度进行观测.结合圆弧刀刃的磨削力学模型和实验加工结果,并基于锯齿成型机理分析了不同磨削参数、刀片材料以及结构等对刀片圆弧的锯齿及粗糙度的影响规律.结果表明,提高砂轮转速、降低圆弧转动速度、减小磨削深度、控制刀片材料的质量、合理设计刀片结构可以提高刀片圆弧处的表面质量,提高刀具的耐用度.砂轮磨削圆弧转动速度为24 m/s、圆弧转动速度为8 °/s、磨削深度为0.05 mm时磨削效果较佳,可以获得较小的磨削力、锯齿深度及表面粗糙度.     

塑性变形在淬硬钢磨削白层形成中的作用机理

对淬硬轴承钢GCr15进行了磨削实验,采用热电偶和三向压电晶体测力仪测量了磨削温度和磨削力.通过X射线衍射仪对磨削表面残余奥氏体含量、马氏体亚晶粒尺寸以及微观应变进行了分析.通过有限元分析软件仿真计算了工件表面的接触应力和应变,讨论了塑性变形在磨削白层形成中的作用.结果表明:法向磨削力引起材料的强烈塑性变形和高接触应力;工件表面高的接触应力能降低材料相变温度,促进相变的发生;强烈的塑性变形能细化晶粒作用;磨削白层的厚度随着塑性变形的增加而增加,而其亚晶粒大小随塑性变形的增加而减小.     

GH4169磨削烧伤机理研究

以金相显微分析为主，结合磨削温度、磨削力的测量等基本实验方法，揭示ＧＨ４１６９材料磨削烧伤机理，研究表明，磨削弧区最高平均温度是引起磨削烧的直接因素，它与工件表面烧伤色斑，表面形貌特片，表层金相组织以及表层显微硬度分布之间具有确定的对应关系。磨削力比Ｆｎ／Ｆｔ可作为过程特征参量，进行磨削烧伤在线监测和预报，以控制磨削烧伤。     

多丸片固着磨料研磨高精密光学元件的参数优化

为了增强固结磨料研磨去除的可控性和确定性,提高光学元件的研磨加工精度和效率,以高精度光学元件为研究对象,分析了行星转动加工方式的多丸片固结磨料研磨的去除特性及参数优化。首先基于Preston方程分析了在研磨接触区域的相对速度、接触时间,并在利用ANSYS求得应力分布规律的基础上建立了多丸片固结磨料研磨的材料去除函数模型;引入趋近因子概念,通过对比去除函数归一化图形,对6种抛光盘模型的运动偏心比和速度比参数进行了优化,获得了多丸片固结磨料抛光盘的最大去除深度和去除量。     

高效深磨加工中热渗透和瞬态分析

研究了高效深磨技术中的热渗透.研究发现,在高效深磨(HEDG)加工中,工件的热渗透层很浅,随着工作速度的增加,磨削热趋于集中在工件的表层,而且加工中这个表层被快速的去除, 从而传递给工件的热量较少,导致工件的磨削温度相当低.而对于长度较短的工件,可能达不到稳态条件,尤其在工作速度较低的情况下.     

接触压力对温差发电系统性能的影响

基于自行搭建的温差发电系统性能测试平台,以温度、开路电压、内阻、最大输出功率作为性能参数,研究接触压力对温差发电系统性能的影响规律.研究结果表明:在温差发电系统冷、热端温度均相同的情况下,接触压力增大,则系统开路电压和最大输出功率增大,但增大的幅度随压力的增大而逐渐减小;在温度一定的情况下,接触压力的大小对温差发电片内部的接触电阻影响不大;接触压力对温差发电系统冷、热端温度的瞬态响应特性影响不大,但对系统开路电压的瞬态响应特性影响很大,接触压力增大,则开路电压的瞬态响应速率加快.研究结果证明接触压力对温差发电系统的性能具有显著的影响.