固结磨料研磨镁铝尖晶石的平均切深和亚表面损伤行为EI北大核心CSCD

根据接触力学原理建立了固结磨料研磨的平均切深模型,估算了不同粒径磨料作用下平均切深。依据磨粒平均切深值,采用离散元法对镁铝尖晶石固结磨料研抛的过程进行了模拟,并以此预测了固结磨料研磨条件下工件的亚表面损伤深度。采用角度抛光方法对亚表面损伤层深度的预测值进行了验证。结果表明:W5FAP研磨下工件亚表面损伤层深度的预测值为1.32μm、实测值为1.37μm;W14FAP研磨下的预测值为3.93 m,实测值为4.56μm;W50FAP研磨下的预测值为9.07μm,实测值为9.12μm;离散法的亚表面损伤层的预测结果与实测结果基本一致,验证了该方法的可靠性。     

金刚石固结磨料研磨K9玻璃的研究

为提高光学材料的研磨效率与质量,提出一种亲水性固结磨料研磨方法.采用图形转移与UV固化工艺,将粒径为5～10 μm的金刚石磨料固结于亲水性光固化树脂中,制备固结磨料研磨抛光垫(FAP).选取工件的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)来评价研磨的加工性能.对比研究了在相同粒径磨粒下的游离磨料研磨、固结磨料丸片研磨、及亲水性FAP研磨三种不同方法对K9光学玻璃的加工性能.实验结果表明:采用FAP研磨K9玻璃,MRR为350 nm/min,表面粗糙度Sa为3.24 nm,达到了精研的加工效率和抛光的表面质量.提出了固结磨料抛光丸片和亲水性FAP的加工模型,以及亲水性FAP的自修整机理.     

YAG晶体研磨工艺与研磨后亚表面损伤研究

YAG晶体是一种典型硬脆材料，莫氏硬度达8.5，常温下不溶于任何酸碱，加工难度较大。针对YAG晶体研磨加工，本工作提出一种分步研磨工艺。基于游离磨料研磨的方法，在研磨过程中逐级减小碳化硼(B₄C)磨料粒径，选用磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7分步骤研磨，4种磨料的粒度范围依次为：40～28μm、28～20μm、14～10μm、7～5μm。通过研磨参数试验研究了每个步骤中研磨压力、研磨盘和摆轴转速、研磨液中B₄C质量分数等参数对研磨效果的影响，得出最佳研磨参数；通过截面显微法测量出YAG晶体研磨后亚表面损伤的深度，确定后续抛光去除量，并探究了亚表面损伤深度h _SSD与研磨后表面粗糙度R_a的关系。研究表明：当研磨压力为44.54 kPa、研磨盘和摆轴转速为60 r/min、研磨液中B₄C质量分数为15%时，每个研磨步骤均取得最好研磨效果：磨料W40、磨料W28、磨料W14、磨料W7研磨的材料去除率分别为83.12、57.32、27.54、9.53μm/min，研磨后表面...     

不同粒径磨料对蓝宝石晶片及其抛光过程的影响EI北大核心CSCD

采用不同粒径的W28和W7碳化硼（B4C）磨料对蓝宝石晶片进行研磨和化学机械抛光。研究了不同粒径的B4C磨料对蓝宝石晶片研磨和化学机械抛光后的移除率、粗糙度、平坦度、弯曲度、翘曲度等参数的影响。结果表明：W28和W7的磨料有不同的研磨和抛光性能,在相同的加工条件下,使用W28的B4C磨料,移除速率较快,但研磨所得蓝宝石晶片的损伤层较深,单面抛光20μm不足以去除其损伤层,抛光后表面划痕较多,粗糙度较大（Ra=1.319 nm,Rt=2.584 nm）,表面有明显起伏;而W7磨料的移除速率慢,研磨时间长,在单面抛光移除20μm后其损伤层全部移除,抛光所得蓝宝石晶片平坦度略佳,抛光表面平整,粗糙度较小（Ra=0.194 nm,Rt=0.361 nm）,无明显起伏,表面质量相对较高,适于精修平坦度。     

不同粒径磨料对蓝宝石晶片及其抛光过程的影响

采用不同粒径的W28和W7碳化硼(B_4C)磨料对蓝宝石晶片进行研磨和化学机械抛光。研究了不同粒径的B_4C磨料对蓝宝石晶片研磨和化学机械抛光后的移除率、粗糙度、平坦度、弯曲度、翘曲度等参数的影响。结果表明:W28和W7的磨料有不同的研磨和抛光性能,在相同的加工条件下,使用W28的B_4C磨料,移除速率较快,但研磨所得蓝宝石晶片的损伤层较深,单面抛光20μm不足以去除其损伤层,抛光后表面划痕较多,粗糙度较大(R_a=1.319 nm,R_t=2.584 nm),表面有明显起伏;而W7磨料的移除速率慢,研磨时间长,在单面抛光移除20μm后其损伤层全部移除,抛光所得蓝宝石晶片平坦度略佳,抛光表面平整,粗糙度较小(R_a=0.194 nm,R_t=0.361 nm),无明显起伏,表面质量相对较高,适于精修平坦度。     

磁性磨料和磨粒相粒径对磁力研磨效率的影响

按照逐级研磨思路,采用目数和磨粒相直径不同的磁性磨料(MAP)对304不锈钢进行磁力研磨光整加工(MAF),工艺条件为:磁极转速1 000 r/min,加工间隙2 mm,磁感应强度1.2 T,磨料填充量2 g。依次采用磨料目数与磨粒相粒径为50~80目/W40、80~120目/W40、120~200目/W7、200~300目/W7的磁性磨料研磨工件2、2、3和5 min(总研磨时间为12 min),工件表面粗糙度由初始的0.646μm降至0.021μm,材料去除量为42.3 mg。而采用200~300目、磨粒相粒径为W7的单一磁性磨料研磨工件时,要降至相同的表面粗糙度耗时30 min。因此,合理选用不同规格的磁性磨料对工件进行逐级研磨能大幅提升研磨效率,使工件表面质量在短时间内就得到明显改善。     

电流密度对金刚石表面镍层形貌及加工特性的影响

金刚石颗粒的表面形貌影响着固结磨料研磨垫(FAP)基体对其的把持能力。设计了一种实验室用金刚石滚镀装置,采用电镀方式,探索了电流密度对金刚石表面镍层形貌的影响;采用镀镍金刚石制备了FAP;比较了不同金刚石制备的FAP加工过程中的摩擦系数、声发射信号和工件的表面粗糙度;采用马拉松式实验,研究了FAP的材料去除速率。结果表明:改装后的滚镀装置可以获得镀层均匀的电镀金刚石颗粒。电镀金刚石表面的粗糙程度随着电流密度的增大而提高。加工中的摩擦系数、声发射信号和工件的表面粗糙度均呈现出随电流密度提高而增大的规律,但均低于化学镀镍金刚石。马拉松式试验中,含化学镀镍金刚石的FAP材料去除速率优于含电镀镍金刚石的FAP。     

磨料对Inconel718镍基高温合金磁力研磨效果的影响

选择粒度均为W7(即直径5~7μm)的Al_2O_3和SiC两种球形复合磁性磨粒分别对Inconel718镍基高温合金进行磁力光整加工,工艺条件为:以46#机械油作为研磨液,主轴转速1 000 r/min,进给速率10 mm/min,加工间隙2 mm,磨料填充量2.5 g。从工件表面粗糙度和微观形貌两方面对比分析了两种磨粒对Inconel718合金研磨效果的影响。结果表明,在Al_2O_3磨粒的研磨下,工件表面粗糙度从0.560μm降至0.049μm,表面微观形貌得以改善,达到镜面效果;而在SiC磨粒的研磨下,工件的表面粗糙度由原始的0.493μm降至0.124μm,表面微观形貌变化不大。Al_2O_3磨粒对Inconel718的研磨效果优于SiC磨粒。     

蓝宝石晶片研磨工艺的研究

利用碳化硼W5对蓝宝石研磨实验进行研究,得出不同磨料浓度、不同悬浮液黏度和加工压力对表面状态、粗糙程度和工件去除率的影响。结果表明,碳化硼W5比较适宜研磨,用此磨料在浓度为15%,悬浮液黏度为0.15%(黏度通过控制羧甲基纤维素的衍生物的含量控制),研磨压力为4 N/cm2时效果较佳,去除率可达0.63μm/min,表面无划痕,粗糙度较理想。     

单颗磨粒作用下硼硅酸盐玻璃的亚表面静态裂纹

利用Vickers压痕法模拟研磨抛光过程中单颗磨粒作用于K9(硼硅酸盐玻璃)工件表面过程,采用HF截面腐蚀法测量金刚石压头压入过程中的裂纹深度,探索裂纹深度与载荷和压头压入深度之间的关系,借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析不同载荷下裂纹的产生和发展过程。结果表明:在0.098～0.490N载荷范围内,裂纹以横向裂纹为主;在0.49～2.94N载荷范围内,裂纹主要为纵向裂纹,少量压坑周围出现多条明显裂纹;在2.94～9.80N载荷范围内,亚表面裂纹主要为纵向裂纹。不同载荷下K9玻璃亚表面裂纹层的深度为1.4～87.2μm;数值模拟的裂纹层深度为3.5～107.5μm。     

磁力研磨对440c不锈钢表面形貌的影响

基于磁力研磨,采用雾化快凝法制备的Al2O3系球形磁性磨料,选取440c不锈钢进行光整加工。采用正交试验设计,选用不同粒度磨料对工件进行磁力研磨,并得出优化加工参数。试验结果表明,优化参数为主轴转速2500 r/min、加工间隙1.5 mm、进给速度60 mm/min、磨料填充量2.0 g。440c不锈钢工件微观表面形貌和微观纹理得到改善,表面粗糙度由0.450μm下降到0.043μm,达到镜面效果。表明磁力研磨对440c不锈钢有良好的光整加工效果,其疲劳强度和耐腐蚀性得到不同程度的提高。     

滚镀法制备磁性磨料的工艺研究

磁性磨料的制备问题是制约磁力研磨技术发展的瓶颈,其主要原因是结合剂对磨粒相的把持力不足。采用化学复合镀加滚镀的方式制备磁性磨料,选择Q235铁丝作为磁性磨料的铁磁相,粒径10μm的金刚石微粒作为磨粒相,化学镀镍层作为结合剂。探究了滚筒转速、磨粒相加入量、滚筒转动时间间隔和镀液搅拌速率对复合镀层表面形貌的影响。在滚筒转速7°/s、磨粒相加入量0.4 g/L、滚筒转动时间间隔5 min和搅拌速率300 r/min时,磨粒相在铁磁相表面分布均匀,制备的磁性磨料表面形貌最好,经400°C热处理1 h后对不锈钢片进行磁力研磨15 min,工件表面粗糙度Ra从1.84μm降低到0.5μm,满足磁性研磨的使用要求。     

金刚石丸片与固结磨料抛光垫研磨硅片的比较研究

采用金刚石丸片和固结磨料抛光垫两种方式研磨加工硅片,以硅片的材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Sa)为指标对金刚石丸片和固结磨料抛光垫的研磨性能进行了评价.结果表明:固结磨料抛光垫研磨硅片的材料去除率高于金刚石丸片;研磨后硅片的表面粗糙度也优于金刚石丸片,且表面粗糙度(Sa)在中部和边缘相差不大.最后分析了研磨硅片的产物-磨屑的形状特征,得出固结磨料抛光垫研磨硅片时的塑性去除量远高于金刚石丸片.     

研磨液对440c不锈钢磁力研磨效果的影响

分别以46#机械油和煤油对440c不锈钢表面进行磁力研磨。通过正交试验对研磨加工的工艺参数进行优化,从表面粗糙度、基体质量损耗、三维表面形貌等方面对比研究了上述2种研磨液对不锈钢表面光整效果的影响。结果表明,以机械油为研磨液时的光整效果更好,磁力研磨的最佳工艺条件为:主轴转速2 500 r/min,加工间隙1.8 mm,进给速率60 mm/min,磨料填充量2.0 g。在最佳工艺条件下研磨后,工件的表面粗糙度由0.381μm降至0.032μm,大量毛刺和划痕得以去除,镜面效果良好。     

超声磁粒研磨Al 6061管内表面光整试验研究

以提高铝合金管内表面光洁度和加工效率为指标。在传统磁粒研磨的基础上添加辅助磁极和超声波复合的磁粒研磨装置,研究辅助磁极开槽与未开槽磁极及不同振子频率下的光整加工对管内表面的影响。在超声复合开槽磁极的装置中,选取17 kHz、20 kHz和23 kHz三种不同的振子频率进行实验研究,在振子频率为17 kHz、23 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙度值由原来0.60μm降至0.17μm、0.20μm,振子频率为20 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz下,未开槽辅助磁极研磨光整60 min后,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.13μm,开槽辅助磁极研磨光整60 min,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz和开槽磁极最佳条件下,超声磁粒研磨铝合金管内表面粗糙度值能达到最低为0.08μm,且开槽磁极的磁场梯度相对未开槽磁极较大且有效研磨区域增大一倍,这使磨料粒子在研磨过程中更新的较为迅速,磨料利用率和研磨效率得到提高,研磨后表面纹理得到全部去除,表面均匀性达到最好。     

电解-磁力研磨钛合金的工艺参数优化

为了改善钛合金零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,基于电解-磁力研磨复合加工工艺,选用烧结法制备的Al_2O_3系球形磁性磨料,对钛合金样件进行表面光整加工。采用响应面法获得了工件表面粗糙度关于电解电压、主轴转速及进给速度的2阶响应曲面函数及显著影响工件表面粗糙度的关键因素。实验结果表明,优化的电解-磁力研磨参数如下:主轴转速1000 r/min,电解电压15 V,进给速度2.5 mm/s。在优化的工艺参数下对钛合金样件电解-磁力研磨10 min,样件的表面粗糙度由原始的1.7μm下降到0.13μm,表面微裂纹和微观形貌得到明显改善,提高了零件的寿命。     

磁力研磨对Inconel718合金表面质量的影响

为改善镍基高温合金Inconel718制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,基于磁力研磨加工方法,选用雾化快凝法制备的Al_2O_3球形磁性磨料,对Inconel718合金样件进行光整加工。探究了主轴转速、进给速率、加工间隙和磨料填充量对Inconel718合金表面粗糙度的影响,获得了较佳的磁力研磨参数:主轴转速1000 r/min,进给速率10 mm/min,加工间隙2mm,磨料填充量2.5 g。在优化的工艺参数下对Inconel718合金样件磁力研磨20min,试样的表面粗糙度由原始的0.359μm下降到0.036μm,达到镜面效果。由此表明,磁力研磨对Inconel718合金具有良好的光整加工效果。     

钎焊金刚石砂轮磨削YG8硬质合金的试验研究

采用细粒度钎焊金刚石砂轮(粒度100/120)对YG8硬质合金进行磨削性能评价。结果表明:法向磨削力和切向磨削力均随着砂轮线速度的增大而减小、随着工件进给速度和磨削深度的增加而增大,其中磨削深度对磨削力的影响最大;法向磨削力与切向磨削力存在线性关系,其比值约为4.17;砂轮/工件接触面符合库伦摩擦定律,滑动摩擦系数为0.24;磨削后工件表面粗糙度随着砂轮线速度的增加而下降、随着进给速度和切深的增加而增加,其垂直方向粗糙度0.6~0.9μm,平行方向粗糙度0.05~0.2μm。     

超声磁力复合研磨对TA18管内表面光整加工

采用超声波振动辅助磁力研磨的加工技术对TA18钛合金管内表面进行光整加工,研究了振动频率和振幅对加工质量的影响。结果表明:当在振幅10 mm下采用19 kHz的振动频率对TA18管内表面研磨50 min时,研磨效果最好,加工效率得到了提高,表面粗糙度从原始的1.20μm降至研磨后的0.07μm。钛合金表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-80 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

开槽仿形磁极在轴承内圈滚道光整中的应用

为解决轴承内圈滚道表面抛光困难及研磨不均匀的问题,选用了开槽仿形磁极对轴承内圈滚道表面进行光整加工。采用Ansys Maxwell对比分析了开槽仿形磁极和仿形磁极的磁场分布,选用控制变量法探讨了各试验参数对轴承表面光整加工的影响。结果表明,在磁性研磨粒子粒径为185μm,轴承与磁极间隙为2 mm,工件转速为1200 r/min的条件下,加工时间40 min,表面粗糙度由1.35μm下降为0.13μm,表面缺陷得到有效去除。