浅谈车削时切屑的形成及切屑对加工的影响

车工操作者在车床上装好刀具，并把一切加工准备工作做好以后，随着开车、吃刀和走刀，这时可以看到切屑轻快地从工件上掉了下来。但是，切屑是怎样形成并被切下来的昵？切屑对提高刀具耐用度、对加工的影响、机床维护、安全生产有什么关系呢？这些问题却往往被人们忽视。切屑的形成看起来好像很简单，其实不然。有的人认为像斧子劈木头一样，是由于楔子的作用，而把金属劈下来的，笔者经多年实践、观察、分析，认为这说法不完全对。     

喷射沉积连续挤压2A12铝合金的微观组织形成模型

喷射沉积连续挤压技术是将喷射沉积和连续挤压两种先进技术进行有机结合而形成的一种快速凝固体材料连续成形新技术。在自行研制的喷射沉积连续挤压装置上制备了2A12铝合金棒材,在光学显微镜下观察到该棒材是由"帽状"的粗晶层和细晶层交替堆垛而成。结合喷射沉积坯的显微组织分析和物理模拟的结果,提出了"帽状"组织的形成模型,即片状喷射沉积坯在挤压筒内呈"S"形堆积,在模腔表面及挤压筒底部死区的作用下,中间金属的流动速度明显较两边快,在进料孔及模具内表面摩擦力的作用下,金属流动速度的差异进一步加剧,使得中间的层状坯料明显凸向挤出方向,致使喷射沉积连续挤压制品的显微组织呈"帽状"。片状喷射沉积坯内下层细晶区和中部粗晶区分别形成制品内的细晶层和粗晶层。     

高速切削淬硬钢切屑变质层微结构及形成机理

为了揭示高速切削过程中切屑形成以及刀具-切屑界面摩擦机理,对剪切区内剪切带及白层进行了微观观察和分析.利用光学显微镜,SEM,电子探针,TEM和X射线衍射等方法对高速切削淬硬钢锯齿状切屑剪切变形区内变质层的微细组织进行了观察,对变质层的微结构本质及其形成机理进行了分析.研究表明:在锯齿状切屑锯齿之间的第一变形区存在绝热剪切带,由切屑基体到剪切带中心依次出现马氏体板条、沿剪切方向拉长并被位错分割的板条和等轴晶粒等不同的微结构特征;在切屑底部的第二变形区存在白层,其微结构显示了非晶组织特征.剪切带形成过程中没有相变发生,其形成是基于一种旋转式动态再结晶机制,白层的形成过程中发生了非晶转变和马氏体相变,形成机理属于相变机制.     

铝合金搅拌摩擦焊焊缝形成的物理机制

研究了一种铝合金焊缝成形的物理机制及焊接工艺参数对焊核尺寸的影响.结果表明:搅拌摩擦焊焊缝是由焊核、在前进边后方沿板材厚度方向流动的金属、由搅拌针两侧向其后方流动的金属组成,四个方向的金属流会在焊缝横截面上出现一交汇区,若金属流动不足,易在此区出现焊接缺陷.焊核的形成及其大小取决于搅拌针表面的螺纹和焊接工艺参数,若单位长度焊缝中有较多的金属在螺纹的驱动下向下流动,则会在焊缝下部出现较大的焊核.过高的搅拌头旋转速度或过低的焊接速度,使搅拌针周围金属易于朝焊缝上部流动,焊核尺寸减小.     

模具钢斜面切屑形成过程的实验研究

本文钢斜面切屑为对象，通过仿真实验研究了不同走刀方式及斜面倾角条件下的切屑形态。并对切屑与未变形切屑及实际切屑之间进行对比，结果表明不同的刀具前角、走刀方式及切屑用量所带来的切屑变形差异较大，轮廓铣削与斜坡铣削相比，切屑卷曲更为明显，同时也发现在切屑顶端由于有效切削速度较大而产生大量切削热，形成了熔融后凝固的球状颗粒。     

磷钙无铅黄铜及其切削变形机理

为取代铅,减轻对环境的污染,采用磷和钙共同替代铅,获得了综合性能优良的磷钙无铅黄铜铸锭.为研究磷钙无铅黄铜的切削变形机理,采用卧式车床进行了切削实验,通过扫描电镜及能谱仪对切屑组织进行研究,并结合Griffith脆性断裂理论和切削力学计算,对切屑变形过程进行了分析.结果表明:磷钙无铅黄铜切削性能优良,切屑的尺寸和形貌与HPb59-1相当;沿晶界弥散分布的金属间化合物,割断了基体组织的连续性,切削时在剪切力的作用下,金属间化合物颗粒经变形后发生断裂或脱落,甚至在切削热的作用下部分熔化,引发基体产生应力集中,萌生裂纹并致使扩展,导致刀具前面剪切区剪切带的周期形成,并向自由表面扩展成层片结构,造成切屑断裂,从而提高了磷钙无铅黄铜的切削性能;磷钙无铅黄铜的综合性能优良,其替代含铅黄铜,具有可行性.     

Mg/Al异种材料搅拌摩擦连接金属材料流动研究

采用切片法,对3mm厚2024铝合金和AZ31镁合金异种金属搅拌摩擦连接对接接头从截面和表面两个方向逐步层切,对每一截面抛光、腐蚀、拍照,并通过二维图像对接头进行了简单的三维重构,从而确定了3mm厚铝/镁合金异种搅拌摩擦连接接头的金属材料流动状况。结果表明,接头垂直方向不同层面的金属流动模式不同,同一层面前进侧和后退侧关于对接中心线材料流动也不对称。锯齿间距等于进给速度和搅拌头转速的比值表明,搅拌头每旋转一周,材料在搅拌头后部完成一次堆积。接头中下部的孔洞缺陷是由材料流动不充分造成的。低转速进给速度比的工艺参数使得材料流动主要发生在水平层面。     

横向振动圆柱体在流体中的动力学特性

根据文献报道的圆柱体在无限域流场中横向振动时受到的流体作用力解析表达式,通过归纳定义和无量纲化处理得到了代表圆柱体在流体中动力学特性的无量纲动力附加质量和无量纲动力附加阻尼表达式,又通过分析各种因素对动力附加质量和动力附加阻尼的影响,研究了圆柱体在无限域流场中横向振动时的动力学特性。研究发现,圆柱体在流体中的动力学特性主要表现为动力附加质量和动力附加阻尼,而没有动力附加刚度,动力附加质量和动力附加阻尼均由反映流体流动滞流特性的滞流项和反映流体流动湍流特性的湍流项两部分组成,在不同流动状态下二者在总和中所占的比例不同,滞流主导状态下滞流项占主导,湍流主导状态下湍流项占主导。进一步分析表明,流体密度、流体粘度、圆柱体半径及圆柱体振动频率均对圆柱体在流体中的动力学特性有重要影响。     

聚丙烯注射制品的层结构和充模流动分析

用偏光显微镜对不同条件下注射成型的聚丙烯平板进行了研究。平板具有皮心二层结构。笔者观察到皮层又能细分为４层，皮心层分界线β行球晶层一分为二，皮心层分界线处球晶尺寸有突变等现象。由此认为注射充模时，熔体流动层应分为二层：高粘度流动层和低粘度流动层。皮心层分界线即是这二层流动熔体的分界线。在此分界线处熔体流动过度和熔体温度有在大的差异，由此形成β行球晶层。     

Al/Cu键合系统中金属间化合物的形成规律及防止方法

Al/Cu键合界面金属间化合物的形成是导致微电子器件失效的重要因素之一,总结了微电子器件生产和使用过程中Al/Cu键合界面金属间化合物的生长规律,分析了Al/Cu键合系统的失效机制。热超声键合过程中,Al焊盘上氧化铝层的破裂使金属间化合物的形成成为可能,键合及器件使用过程中,金属间化合物和柯肯德尔空洞的形成和长大最终导致键合失效。采用在Al焊盘上镀覆Ti过渡层的方法,可有效降低键合系统中Cu原子的扩散速度,抑制金属间化合物的生长,从而提高电子元器件的可靠性。     

基于SPH-FEM方法的半球形聚能装药破甲特性研究

为了研究杆式射流的形成及破甲过程,基于SPH-FEM方法建立半球形聚能装药模型,对半球形聚能装药起爆后形成金属射流及射流穿透双壳的过程进行仿真模拟。通过对射流形成过程、速度衰减规律以及壳体破口形成过程进行分析,得到以下结论:在半球形聚能装药的爆轰作用下,药型罩被高压冲击变形继而形成了高速的金属射流;射流头部最大速度可达约4 174 m/s;射流在击穿双壳的过程中会发生断裂形成射流断裂块,第一层壳在被击穿过程中,经历了冲塞、凹陷等过程,第二层壳直接被射流穿透,之后不断地被射流断裂块击穿。整个计算旨在对半球形聚能炸药的工程设计提供参考。     

基于AFM的纳米级表面加工中切屑形成的影响因素

以原子力显微镜（AFM）为加工工具进行了纳米级加工实验,对不同加工条件下的材料去除过程和切屑形态进行了研究．切屑形态通过扫描电子显微镜（SEM）进行观察,分析了不同垂直载荷、循环次数和针尖加工方向下铝铜被加工表面的切屑形成过程．实验结果表明：低栽下切屑呈细小断屑,散布在加工区域周围;随着垂直载荷的增加,切屑逐渐变成连续的带状切屑．不同循环次数、针尖加工面时切屑形成都有很大影响．在此基础上,对比分析了相同实验条件下,不同力学性能材料的切屑形成过程．最后,通过检测被加工表面得出被加工表面质量与切屑的数量和形态之间的关系,提出了改善被加工表面质量的方法,以帮助人们更好地理解基于AFM的纳米级加工技术．     

粘滞流下电离真空计检漏的初步理论和应用

在简短地评述了目前诸种大容器检漏方法之后,指出采用高压强电离真空计检漏的可能性,给出了粘滞流条件下探索气体在系统管道内流动的物理模式,根据这一模式,文中分析了检漏过程中的粘滞流延迟时间,影响值的因索,探索气体达至稳定态所需的时间。并已得到实验证实。文章的后半部分析了在粘滞流条件下,规管、漏孔在系统中的相对位置,对检漏灵敏度和反应时间影响的规律,以及对探索气体选择的考虑。     

NiCrAlY涂层在模拟垃圾焚烧炉环境中的高温腐蚀行为

通过电弧离子镀制备NiCrAlY涂层，测试其在模拟垃圾焚烧炉环境中的高温腐蚀性能。结果表明：腐蚀初期，在涂层表面形成混合氧化层，外层由Al₂O₃和Cr₂O₅组成，内层为富Ni的氧化层，具有稳定的抗腐蚀能力。随着腐蚀时间的增加，Cl^-扩散至涂层/基体界面处，形成金属氯化物，破坏氧化层，形成疏松、多孔的腐蚀层。当温度升至550℃后，涂层腐蚀速度加快，涂层的腐蚀进程明显加速，涂层上的有效元素被快速消耗，导致涂层抗高温腐蚀能力严重下降。     

轧制过程中前滑的影响因素探析

在轧制过程中由于剩余摩擦力的存在,使得轧件前端的金属加速,金属质点流动速度加快,当在变形区内金属前端速度增加到大于该点轧辊表面的水平速度时,就开始形成前滑,并形成前滑区和后滑区。轧制过程中由于前滑的存在,致使轧制过程复杂化,所以正确的估计前滑值并且合理的确定轧件的入口速度和出口速度,是保证轧制过程正常进行并且获得良好产品质量的重要条件。要想正确估计前滑值就必须了解和掌握前滑的影响因素,抓住基本的影响因素,并揭示出其影响的物理实质,从而为正确估计前滑值提供便利的条件,在生产实践中合理的利用前滑值。下面就围绕前滑的产生、前滑定义以及前滑的影响因素来展开。     

粘滞气体不可压缩性的适用条件探讨

从粘滞流体的动力学方程出发，导出了粘滞气体不可压缩性的适用判据，结果表明：粘滞气体许可的最大流速比传统的判据低１／３，并且还要求流速在流动方向上的二阶微商远小于垂直方向的二阶微商，最后讨论了气体不可压缩性适用的空间尺度。     

通道火灾时横向排烟对烟气层化特性的影响研究

在通道试验模型中开展了横向排烟试验,对不同火源功率下,通道内烟气层界面的形态特征、烟气层最高温升以及烟气水平流动速度随排烟速度的变化情况进行了研究。结果表明:通道内的烟气在排烟速率较小时能够维持很好的层化,随着排烟速率增大,烟气层与空气之间的掺混加剧,且靠近通道端部开口处的掺混程度强于远处。归一化的烟气层最高温升和烟气水平流动速度均随排烟速率呈幂指数衰减规律。靠近通道端部开口处的最高温升和水平流动速度衰减得更快;靠近通道端部开口处与远离通道端部开口处的烟气流动速度差异随排烟速率增大而增大。     

Ce对Fe3Al合金高温抗氧化性能的影响

用增重法测试了Ｆｅ３Ａｌ合金１１００￣１２００℃的高温抗氧化性能，结果表明，在１１００℃以上的高温下，Ｆｅ３Ａｌ合金氧化膜形成过程中原子的扩散分为两个阶段：第一阶段主要是氧原子向金属内扩散，进入第二阶段后铝向外的扩散速度成为控制氧化过程的主要因素。微量Ｃｅ（０．０１ａｔ％左右）的加入，导致在试样表面形成一层富Ｃｅ的致密氧化膜，这层膜起了对试样的保护作用。此外，Ｃｅ的加入还改善了氧化层中Ａｌ２Ｏ３膜     

高性能结构材料技术：提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术

提高金属表面耐磨耐蚀的双辉渗金属技术是由太原理工大学和北京科技大学联合研制开发的基于提高合金表面耐磨耐蚀的一种新型的表面改型技术。该技术于1985年获得美国专利，而后技术发明人又对该项技术进行了系统的研究和进一步完善。双层辉光渗金属技术是等离子表面冶金新技术，其基本原理是利用低真空条件下的气体辉光放电所产生的等离子体，使普通材料表面形成具有特殊物理化学性质的合金层，合金层中合金元素含量可以在百分之几到百分之九十以上的范围内变化，合金层厚度可以达到数百微米，如在普通钢表面形成高速钢、不锈钢和镍基超合金等。由于双层辉光渗金属技术是低温等离子技术与传统渗金属技术的有机结合，渗层是依靠扩散方法形成的，合金元素在表面与基体之间成梯度分布，渗层与基体之间是靠形成合金结合起来的，因此结合非常牢固，渗层不易脱落，这是金属涂镀技术所不及的突出优点。由此，该项技术开创了表面冶金新领域，具有广阔的市场应用前景。本项目属于国家“863”计划。     

高性能梯度复合管制备及界面接合机理研究

本文研究了AlCrFe—FeCr—FeAl高性能梯度复合管中金属过渡层与金属基体接合界面组织结构，及其对力学性能的影响。结果表明：利用金属间化合物作为梯度过渡层，使得基体与内衬层形成牢固的冶金结合。使复合管的力学性能显著提高；同时，高硬度的金属过渡层与陶瓷层组成的双层复合结构，使得复合管的使用寿命显著延长。