固体润滑剂的作用机理和应用

摩擦与磨损在材料加工过程中是一大障碍,它们损害刀具,增加功率消耗,并且磨损的磨粒污染了加工材料。在切削加工过程中,刀具的前、后刀面不断与切屑和工件发生剧烈摩擦,接触区处于高温、高压状态。发生在刀具上的摩擦与磨损会造成刀具钝化失效,使切削无法进行,发生在工件上的剧烈摩擦则会使加工表面质量恶化。为减轻切削加工时的摩擦与磨损,普遍采用的方法是在切削加工中进行润滑。润滑的主要作用是改善切削过程的摩擦润滑状态,降低切削温度,从而延长刀具寿命、提高加工表面质量。     

(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具高速铣削30CrNi4MoV钢时的磨损机理

使用(Ti,Al)N涂层硬质合金刀具,对难加工材料中的超高强度合金钢(硬度＞50HRc、抗拉强度σb＞1.6 GPa)在切削速度118～236 m/min范围内,进行了干式高速端面铣削系统试验.借助能谱探针与电子扫描显微镜(SEM)等工具,选择刀具寿命作为刀具切削性能的评价指标,对硬质合金刀具前、后刀面的磨损形态、磨损机理以及刀具的切削性能进行了分析与研究.研究结果表明,高速切削超高强度合金钢条件下,(Ti,Al)N涂层刀具的失效形式为:前、后刀面磨损失效和发生在主切削刃上的涂层脱落和微崩刃,其主要磨损机理为高温条件下粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损的综合作用.     

高速铣削TC6钛合金的刀具磨损机理

通过物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（ CVD）涂层硬质合金刀具对α+β相钛合金TC6进行高速铣削加工,研究了PVD与CVD刀具在铣削TC6钛合金过程中的刀具磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的切削条件下,PVD涂层刀具后刀面磨损量更小,刀具寿命更长,更适合TC6钛合金的加工.其前刀面主要发生黏结磨损和氧化磨损,后刀面则为边界磨损,由于前刀面黏结磨损和后刀面边界磨损对切削刃的弱化作用,使得主切削刃发生了微崩刃.CVD涂层刀具寿命较短,其前刀面主要发生初期微崩刃和随之而来的月牙洼磨损以及黏结磨损;后刀面则为磨粒磨损,失效形式为涂层剥落.     

磁场作用于工艺系统对切削过程影响的试验

通过试验研究磁场作用于工艺系统对切削力、刀具磨损、系统稳定性及加工精度的影响，根据切削区摩擦系数的对比试验和磁畴理论分析了磁场对刀具刃磨后表面残余应力的影响。对其机理进行了探讨。研究表明，磁场作用结果使刀具磨损减小、切削力降低、工艺系统稳定、加工精度提高。     

一种新型刀具耐磨涂料的研究

本文针对高速钢刀具和普通硬质合金刀具的主要磨损形式,设计了一种新型的刀具耐磨涂料.该涂料主要是从改善刀具的润滑状况,降低切削温度的角度,来延长刀具的使用寿命的.本文从摩擦磨损的角度对该涂料的耐磨机理进行了探讨.     

TiN涂层刀具对20CrMo钢的干切削性能的影响及磨损机理

为了研究TiN涂层的摩擦性能及TiN涂层刀具对金属切削性能的影响,采用电弧离子镀工艺在45号钢基体和可转位硬质合金车刀YG6上沉积TiN涂层。采用球-盘式摩擦磨损实验仪对45号钢基体和TiN薄膜的干式摩擦学行为进行研究,用TiN涂层和未涂层的YG6车刀在CA6140A普通车床上对20CrMo钢进行干切削,对2种刀具切削过程中的切削力、工件表面质量及刀具磨损程度进行研究。研究结果表明:TiN薄膜和45号钢基体的平均摩擦因数为0.25和0.29;与未涂层刀具相比,TiN涂层刀具切削20CrMo钢时的主切削力可减小20%~40%,刀具耐磨性能约提高45%,寿命提高2倍左右,加工表面质量也明显提高;TiN涂层刀具前刀面的主要磨损机理是磨粒磨损,附带有黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损。     

SiCp/ZL201复合材料切削加工性能研究

用硬质合金YG6和高速钢W18Cr4V为切削刀具,研究了碳化硅颗粒增强ZL201复合材料中的碳化硅颗粒含量及其尺寸等参数对切削加工性能的影响。试验结果表明:碳化硅颗粒尺寸越大、碳化硅含量越多,对刀具的磨损速度越快;在相同材料、相同切削条件下,高速钢比硬质合金刀具磨损速度快;碳化硅颗粒粗大,加工工件表面粗糙度大,且随颗粒含量的增加而增大,而碳化硅颗粒细小时,加工表面粗糙度较小,且随着颗粒含量的增加而减小。探讨了刀具磨损机理,认为复合材料对刀具的磨损属磨粒磨损。     

纳米切削中水的物理作用的分子动力学仿真

为了减少刀具磨损、提高工件表面完整性,借助分子动力学仿真对金刚石纳米级切削单晶铜进行了深入研究,比较了干切和加水切削时的晶格变形、切削力和热耗散,探讨了水基切削液和断续切削对刀具磨损和表面质量的影响.结果表明:水分子能够有效将刀具表面和被切材料分隔开,但是由于刀尖处接触压力极高、水膜易被穿透致使刀尖与铜原子直接作用,因此黏着现象无法完全避免.加水切削有利于减小摩擦力并降低刀具表面热量,工件已加工表面完整性得到提高,而断续切削有利于水膜的保持并充分发挥其冷却润滑作用.     

PCBN刀具切削气门座圈磨损性能研究

文章采用PCBN刀具对气门座圈进行了高速干切削试验,使用扫描电子显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析了刀具磨损微区表面成分,并对刀具的主要磨损机理进行了分析。研究结果表明,使用PCBN刀具高速切削粉末冶金材料时,刀具在未达到磨钝标准前就会产生脆性破损。PCBN刀具磨损机理主要为黏结剂磨损、氧化磨损和扩散磨损的综合作用。     

浅述数控车削加工中刀具和切削液的选择

刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率,而且还直接影响到加工质量。合理选择切削液可以改善工件与刀具间的摩擦,降低切削力和切削温度,减轻刀具磨损,减小工件的热变形,从而提高刀具耐用度,提高加工效率和加工质量。     

Progresses and problems in nano-tribology

The recent development in the four areas of nano-tribology is analysed. They are micro and nano-friction and wear, mi-cro and nano-tribological engineering. The research methods in nano-tribology and thin film lubrication in which five branches are included: equivalent viscusity and flowing characteristics of micro fluid, the transition between ordered molecular film and disordered one, the essence of matrix influence on thin film lubrication, the lubrication mechanism of high polymer lubricants and the problem of superlubricity. Meanwhile, more than 35 problems are proposed which should be solved in the future.     

微细塑性铣削单晶硅实验研究

为了深入探讨塑性铣削单晶硅的切削机理,对单晶硅进行了微细铣削实验研究.结果表明,合理地设定铣削参数与保证特定的铣削环境都很重要,在这个前提下,可以实现塑性切削,在单晶硅上获得具有完整几何外形的特征,同时表面质量可以达到单纳米级别.     

Electrodeposition of Ni micro/nano-structures

A quasi two-dimension electrodeposition method was used to prepare materials with arborized, tree-shaped, and membrane patterned micro/nano-structures. The morphology of the membrane patterned micro/nano-structure was characterized using scanning electron microscopy, and a mechanism for the morphology formation was suggested. The novel preparation method used in this study, which is proprietary to our research group, does not require a template and so has many advantages including controllable, low cost, large scale preparation. The electrolyte concentration and electrodeposition voltage had a significant effect on the resulting morphology.     

微细刀具与微钻削关键技术

微小孔加工在小型化、集成化的制造领域得到越来越广泛的应用,人们对微小孔加工尤其是微钻削加工技术的研究逐步深入。对微钻削加工技术及微细刀具进行了综合的介绍,分别从微细钻削刀具、微钻削理论、切屑分析、刀具磨损等方面进行了论述,提出微钻削与常规尺度钻削的差异,并对微钻削技术的发展前景进行展望。     

山苦菜试管苗微型根茎繁殖的研究

为满足栽培和种质保护的需求,以山苦菜的微型根茎为材料,采用试管苗培养的方法,进行了微型根茎的瓶内培养、苗床扦插和移植等研究。结果表明,以颗粒状炉灰渣为培养基的支持物,使用1/4MS+IAA 0.2 mg·L^-1+蔗糖 20 g·L^-1作为培养基对试管苗进行微型根茎瓶内繁殖最佳;具有2个生长点的微型根茎段,在以炉灰渣为基质的温室苗床上进行扦插繁殖,是理想的繁殖方法。微型根茎试管苗移植的成活率为98.6%。移植成活的微型根茎试管苗保持了山苦菜的植物学性状。     

微小薄壁变形预测的迭代有限元法

将迭代有限元法引入微小薄壁铣削中,建立了变形量的预测模型,预测了不同径向切削深度、不同薄壁厚度时的铣削变形量大小,通过试验加工和Deform-3D仿真对模型进行了验证.结果表明:迭代有限元变形预测值与试验加工变形量较为接近;加工后的薄壁残余厚度大于理想状况下的加工厚度;最大变形量随壁厚的增大先保持最大值然后逐渐减小至0;薄壁厚度应当与切削参数相协调,调整工件刚度与切削力大小相适应,否则会导致变形量过大.     

基于单刃单磨粒正交切削的微铣磨温度仿真

建立单刃单磨粒正交切削模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法,对微尺度铣磨复合加工进行有限元仿真,分析切削过程中的温度场分布与变化情况,以及后刀面磨粒磨削对加工温度的影响.按照热源分布位置划分温度区,分析加工过程中各温度区温度变化规律.通过仿真结果发现,工件加工时温度场中的最高温度出现在磨粒磨削区和毗邻刃口处两个位置;除磨粒磨削区外,微铣磨复合加工工件各温度区温度变化规律与微铣削相同;后刀面磨粒磨削作用使切削过程中工件各温度区温度升高,离磨削区越近,温升越大.     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

压电式微驱动器的应用研究

在分析常用微驱动器的基础上,设计了一种压电式微驱动器,采用柔性铰链机构实现无机械摩擦、无间隙的高灵敏度微驱动,利用柔性铰链杠杆放大原理增加了叠层式压电陶瓷位移输出．满足了在激光测量系统中作为移相器的工作要求．文章对柔性铰链机构进行了理论分析,建立了数学模型,采用有限元分析方法优化了机构的结构参数．     

微型三角件的微塑性成形技术研究

为研究微型零件的微塑性成形工艺,设计加工微型模具,借助扫描电镜对成形件的表面形貌进行观察和分析,用照片放大的方法测量成形件尺寸,分析成形应力、摩擦等对成形的影响。结果表明增大成形应力有利于提高微塑性成形性能,成形件几何尺寸精度依赖于模具的尺寸精度,采用塑性成形工艺可以成形出微型零件。