基于微量油膜附水滴技术的切削参数优化北大核心CSCD

为探索研究微量油膜附水滴(Oils on Water,OoW)技术在切削中对表面粗糙度的影响,选出较适宜的切削用量,通过进行浇注乳化液和OoW切削液的切削工件表面粗糙度对比试验,分析了两种切削液的冷却润滑性能,再利用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM),选择切削速度、进给量和背吃刀量作为优化变量,表面粗糙度(Ra)作为响应性能指标,设计中心复合实验,利用Design-Expert软件建立了相对应的响应分析模型,并对所建模型进行了可靠性验证,试验结果表明,使用OoW进行切削润滑,能够更明显地降低工件表面粗糙度,通过研究工艺参数间的交互作用,得到了各工艺参数间的最优组合为:切削速度为119.97 m/min,进给量为0.14 mm/r,背吃刀量为0.48 mm。     

基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti薄膜摩擦磨损性能的影响EI北大核心CSCD

为揭示基体表面粗糙度对MoS_(2)/Ti固体润滑薄膜摩擦磨损性能的影响规律,并探究其摩擦磨损机理,采用磁控溅射方法,在不同表面粗糙度的轴承钢基体上沉积MoS_(2)/Ti薄膜。通过划痕测试仪、X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和粗糙度轮廓仪,分别评价MoS_(2)/Ti薄膜的膜基结合力、物相成分、表面微观形貌以及表面粗糙度,并采用球-盘摩擦磨损实验研究干摩擦、固体-油复合润滑和固体-脂复合润滑条件下,MoS_(2)/Ti薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:随着基体表面粗糙度的增加,MoS_(2)/Ti薄膜的表面粗糙度逐渐增加;薄膜中(002)_(MoS_(2))和(100)_(MoS_(2))衍射峰的强度先减弱后增加;薄膜与基体的结合性能降低。当基体表面粗糙度为0.01μm时,干摩擦条件下MoS_(2)/Ti薄膜具有良好的润滑特性,平均摩擦因数为0.101,磨痕浅且小;随基体粗糙度的升高,样品的平均摩擦因数和磨损率均是先增大后减小,薄膜的主要磨损机制由磨粒磨损转变为屑片形成和破碎。当基体粗糙度较大时(R_(a)=0.26μm),分子间相互作用的影响大于机械啮合作用。采用固体-油复合润滑,高基体粗糙度的薄膜磨损表面不再出现片层剥落现象,磨痕较浅,平均摩擦因数最高可减小19%。固体-脂复合润滑条件下,样品摩擦磨损性能较差,基体粗糙度对摩擦因数的影响不显著。     

对偶环粗糙度对铋青铜磨损的影响

使用MRH-3环-块摩擦磨损实验机研究了油润滑条件下对偶钢环(GCr15)表面的粗糙度对铋青铜(CuSn10Bi3)磨损的影响。对不同磨损阶段的摩擦表面进行扫描电子显微镜(SEM)和三维轮廓表征、分析了油液粒径并对微凸体摩擦过程进行数值模拟,将实验与仿真相结合从微观角度揭示了CuSn10Bi3的磨损机理。结果表明：对偶环表面的粗糙度对铋青铜的磨损过程有显著的影响。对偶环粗糙度Ra从0.01提高到0.8时摩擦学性能的各项指标约增大2倍,全程产生的磨屑尺寸增大1.5倍,磨合磨损阶段和剧烈磨损阶段经历的时间增长0.7倍,稳定磨损阶段经历的时间缩短0.4倍。     

怎样选用国标规定的表面粗糙度评定参数?

王:张师傅,上次您谈到在国标中,对表面粗糙虔的评定参数有很大改动。今天,请您再说说这个问题好吗?张:好吧。新国标 GB 1031—83最突出的变化是将表面粗糙度的评定参数由两个增加到六个,这就是:有关粗糙度轮廓高度参数三个:即轮廓算术平均偏差 Ra、微观不平度十点高度 Rz 和轮廓最大高度Ry。表面粗糙度轮廓间距和综合形状特性参数三个:     

GCr15钢在4种润滑状态下的冲击损伤行为

为了了解GCr15钢的冲击损伤状态,采用自制的冲击磨损试验机、扫描电镜(SEM)及Taylor Hobson粗糙度轮廓分析仪研究了5 kg电磁杆和13.2 N冲击载荷下GCr15钢在干接触,CKD220油、海水和海水/CKD220油(1∶1)混合润滑下的表面损伤行为。结果表明:冲击使GCr15钢表面发生了塑性变形和磨损,塑性变形存在于冲击的每一阶段;冲击凹坑深度及体积随冲击次数的增加呈增大趋势,干接触时凹坑最浅,海水润滑时最深,CKD220油润滑时凹坑深度略大于海水/CKD220油混合润滑时;海水/CKD220油混合润滑的凹坑内部形貌既不同于干接触,也不同于CKD220油或海水润滑下的凹坑内部形貌。     

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验,获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。分析超声椭圆振动辅助车削切削力变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削能在较大程度上降低切削力。研究超声椭圆振动辅助车削工件表面粗糙度变化规律,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削工件表面粗度Ra值略增大,Rz值明显降低。分析进给速度对切削力的影响规律,随进给速度增大,普通车削及超声椭圆振动辅助车削切削力均升高。对同一进给速度,与普通车削相比超声椭圆振动辅助车削切削力均降低,且随进给速度增加其降低幅度减小。对比超声椭圆振动辅助车削与普通车削工件表面形貌发现,施加超声椭圆振动后工件表面沿切削速度方向形成有规律振纹。     

高精度表面粗糙度图像识别系统的研制

本文研究的是一套通过干涉显微镜成像,利用CCD相机提取干涉条纹进行图像识别和处理,实现高精度工件表面粗糙度快速、非接触、自动化的检测系统。该系统在干涉显微镜的结构基础上,安装了CCD相机,将干涉图像采集到计算机中,然后对采集到的图像进行滤波、判别、二值化处理、提取边缘轮廓,并按照GB/T 1031-2009《产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值》的要求进行计算,得到被测工件的表面粗糙度。经实验验证,该检测系统满足Ra值(0.01~0.1)μm和Rz值(0.1~1.0)μm测量要求,适用于高精度工件的表面粗糙度测量。     

高表面粗糙度6061铝合金的两酸抛光工艺研究

目的 为了降低6061铝合金的表面粗糙度,提出了一种环保型的两酸化学抛光工艺,并探究了抛光工艺条件对6061铝合金表面粗糙度和表面形貌的影响。方法 采用正交实验设计,确定6061铝合金两酸抛光添加剂的浓度,在此基础上通过单因素实验进一步对抛光液配方、温度和时间进行参数优化。通过粗糙度仪测量抛光前后的粗糙度和表面轮廓曲线,利用金相显微镜观察抛光前后的微观表面和断面金相,并且计算最佳工艺下的失重率。结果 在温度100 ℃、抛光10 min条件下,当抛光液的成分为H3PO4+H2SO4(质量比为2︰1)、10 g/L硫酸铝、2 g/L硫酸铜、1.6 g/L金属盐A、3 g/L氧化剂B、15 g/L过硫酸铵、1.5 g/L钼酸铵时,抛光效果最好。在最佳工艺下进行抛光,使铝合金表面粗糙度从6~8 µm降低至2 µm左右,粗糙度的标准差从2 µm左右降低至1 µm以下,失重率在0.002~0.004 g/(cm².min)范围内波动,并且得到了光亮的表面。结论 该抛光体系在处理高表面粗糙度的6061铝合金时表现出良好的抛光效果,研究结果对提高3D打印的6061铝合金零件表面质量提供了较好的借鉴与理论分析基础。     

不同测试条件下TiN薄膜的摩擦学特性研究

采用电弧离子镀技术在45#钢衬底表面沉积了TiN薄膜.用显微硬度计测试了薄膜的硬度,用球一盘式摩擦磨损试验机评价了在不同测试条件下(干摩擦,水润滑,油润滑)TiN薄膜的摩擦学性能,用表面轮廓仪测试了磨痕处的磨痕轮廓,用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察和测试了磨痕形貌和磨痕处主要化学元素组成.结果表明,相对于干摩擦,水润滑和油润滑条件下,TiN薄膜的摩擦系数和磨痕深度都有明显降低的趋势.干摩擦条件下,薄膜表现为磨粒磨损和氧化磨损;水润滑条件下,薄膜表现为疲劳磨损,水对薄膜起到边界润滑作用;油润滑条件下,薄膜几乎无磨损,油起到流体润滑作用.     

基于光谱共焦的在线集成表面粗糙度测量方法

为了提高加工检测效率,实现尺寸形位公差与微观轮廓的同平台测量,提出一种基于光谱共焦位移传感器在现场坐标测量平台上集成表面粗糙度测量的方法。搭建实验测量系统且在LabVIEW平台上开发系统的硬件通讯控制模块,并配套了高斯轮廓滤波处理及表面粗糙度的评价环境,建立了非接触的表面粗糙度测量能力。对标准台阶、表面粗糙度标准样块和曲面轮廓样品进行了测量,实验结果表明:该测量系统具有较高的测量精度和重复性,粗糙度参数Ra的测量重复性为0.0026μm,在优化零件检测流程和提高整体检测效率等方面具有一定的应用前景。     

CoCrMo合金氮化处理后粗糙度对超高分子量聚乙烯摩擦磨损性能的影响

采用低压高频脉冲等离子体浸没离子注入与氮化技术对CoCrMo合金进行氮离子注入及氮化处理,在25%的小牛血清溶液中,利用往复式摩擦磨损实验机评价CoCrMo合金氮化处理后表面粗糙度对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)摩擦磨损性能的影响。研究结果表明,CoCrMo合金氮化处理后表面粗糙度较小(Ra=0.0176μm)时,超高分子量聚乙烯主要磨损机制为粘着磨损;CoCrMo合金氮化处理后表面粗糙度较大(Ra=0.1529μm)时,超高分子量聚乙烯的磨损以磨粒磨损为主,在这两种情况下,UHMWPE磨损率较高。而当改性CoCrMo合金表面粗糙度为Ra=0.1145μm时,UHMWPE的磨屑可能转移到对偶件表面,并起一定的隔离和润滑作用,有效地削弱粗糙峰的切削作用,使得UHMWPE的磨损率最低。     

激光选区熔化TC4钛合金高氯酸电解抛光工艺研究

以高氯酸溶液为电解液,对激光选区熔化TC4钛合金试样进行电解抛光工艺试验,研究了电流密度、时间、温度、阴极材料等相关参数对试样的粗糙度、失重率、减薄率的影响,同时,对抛光处理后试样的表面形貌进行了分析。研究结果表明,按高氯酸10m L、冰乙酸100m L、水12m L配比的混合电解液,在电流密度为(0.27~0.37)A·cm^-2,温度(30~35)℃,时间(15~20)min的条件下进行电解抛光所得的效果较好。试样表面粗糙度Ra由13.66μm降至1.52μm,厚度减薄率在(6~7)%左右,试样表面平整光亮,均一性较好。     

基于纹理分析的Si_3N_4陶瓷表面粗糙度研究

通过数字显微镜获取Si3N4磨削表面图像,运用灰度共生矩阵(GLCM)分析表面纹理特征与粗糙度的内在关系。根据实验确定GLCM采样点间距、总灰度级,按4个方向建立GLCM并计算纹理特征参数均值。利用变量相关分析,确定对比度等6个参数为Si3N4磨削表面主要纹理特征,并探讨各纹理参数与Ra,Ry,S,Tp的变化规律,从而定性评估Si3N4磨削表面粗糙度。采用多元非线性回归方法研究纹理特征参数与粗糙度评定指标的联系,构建4个回归预测模型。结果表明:模型计算值与实测值偏差小于0.25,具有较好的预测效果。     

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。     

热镀锌基板粗糙度对钝化膜耐蚀性的影响

为了研究热镀锌基板粗糙度对其表面环保钝化膜耐蚀性的影响,在不同表面粗糙度的基板上制备相同膜厚的钝化膜,采用中性盐雾试验方法,分析了不同粗糙度热镀锌基板的耐蚀性;采用扫描电镜观察了钝化膜表面的成分分布.结果显示:在试验条件下,随着粗糙度的增加,表面钝化膜的厚度均匀性逐渐降低,耐蚀性逐渐变差;对于家电用热镀锌板,建议基板粗糙度Ra控制在1.0μm以下.     

双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工表面 微观形貌演变研究

针对各向异性合金材料电解加工过程中,加工表面形貌难以控制的问题,利用位置函数建立双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观材料模型,进而建立电解加工仿真微观物理模型,分析加工表面微观形貌随宏观工艺参数演变的规律。研究结果表明：电解液流速在14.7~23.4 m/s、进给速度在1.7~2.3 mm/min范围内,随着电解液流速和进给速度的增加,加工表面粗糙度Ry越低;当加工电压为21 V、进给速度为2.3 mm/min、电解液流速为23.4 m/s时,加工表面最光洁,Ry值达最小,为0.677 μm。从微观形貌演变仿真可以看出,获得最光洁加工表面经历了先粗化后抛光的过程。     

试样表面粗糙度和表面清洗方式对M50NiL钢氧含量测定的影响

研究了试样表面粗糙度和清洗方式对M50NiL钢中微量氧含量测定结果的影响。研究结果表明,试样表面粗糙度由Ra3.2降低至Ra0.8,再降低至Ra0.2时,氧含量测定值逐步降低并趋于稳定。其中,乙醇擦洗加丙酮超声波清洗是有效的表面清洗方式,经其处理后,表面粗糙度Ra3.2,Ra0.8,Ra0.2的氧含量测定值分别为6.65×10-6,5.95×10-6,5.55×10-6,氧含量测定值均稳定在(6±1)×10-6范围内,且不同表面粗糙度的氧含量测定值基本一致。而只用乙醚浸泡的试样,氧含量测定值较高;酸洗过的试样,氧含量测定值偏高,且随表面粗糙度的波动较大。     

表面粗糙度对钛合金压力连接界面微观组织与性能的影响

目的研究表面粗糙度对钛合金压力连接界面微观组织与性能的影响。方法采用压力连接方法,对不同表面粗糙度的TC4合金进行连接试验,观察连接界面处的微观组织形貌,定量分析不同表面粗糙度下,连接界面空洞尺寸与界面结合率的变化规律,通过剪切试验,测定连接界面的剪切强度,并观察剪切断口形貌。结果在连接温度为850℃、连接压力为30 MPa、连接时间为10 min的条件下,连接表面粗糙度Ra由0.34μm减小至0.12μm时,连接界面处的空洞逐渐由尺寸较大的长条状转变为微小的圆形空洞,空洞完全消失的区域逐渐增多;平均空洞尺寸由2.7μm减小至1.4μm,连接界面结合率由88.2%提高至94.6%;连接界面剪切强度由682 MPa增大至762 MPa,剪切断口呈现韧性断裂特征的区域显著增大。结论表面粗糙度对钛合金压力连接界面微观组织和剪切强度影响显著,降低表面粗糙度有利于提高钛合金压力连接质量。     

SiCp/Al复合材料薄壁件钻削加工的有限元仿真

本文基于ABAQUS有限元仿真软件,对比研究了SiCp/Al复合材料薄壁件和厚壁工件的钻孔过程及切削力的变化特点,提出了薄壁钻孔的3个特征阶段;同时,通过改变切削参数,对薄壁件的钻削力及最大变形量的变化规律进行了研究。结果表明:在切削速度(或进给量)一定的条件下,随着刀具进给量(或切削速度)的增加,轴向力和钻削扭矩大体呈线性增加趋势;切削速度对薄壁钻孔变形影响不大,进给量对薄壁钻孔变形的影响较切削速度显著,薄壁件的最大变形量随进给量的增加而增大。     

改造表面粗糙度轮廓仪的单参数测量为多参数测量

对单参数(Ra)测量的表面粗糙度轮廓仪进行改造,通过接口与计算机相连,可实现多参数(Ra、Rz、Ry、S、Sm 和 tp)的测量。作者选用 PC-1500A 袖珍计算机,用机器语言编写采样程序,用 BASIC 语言编制运算程序,既达到了快速采样又使编程方便。