树脂碳纤维复合材料表面金属化工艺研究

PMR-15树脂碳纤维是具有高性能的复合材料,为使其应用于航空航天等尖端技术上,表面金属化是不可缺少的,而金属化工艺的关键是前处理工序。本文提出了首先对材料表面用特殊的方法粗化,即首先机械粗化,然后化学粗化等,再化学镀铜、电镀光亮镍加厚,即可得到外观良好、结晶细致和平整的镀层,经冷热循环试验4周期,镀层无起泡和脱落现象,表明镀层结合力良好。     

6063铝合金材料镀银层脱落原因及其解决途径

用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜分别对镀银层脱落与不脱落的两种铝合金工件表面形貌和金相组织进行分析,分别对工件进行碱洗、酸洗和浸锌处理.结果发现,两种材料的金相组织显著不同,镀银层脱落工件材料与银层不脱落工件材料在酸洗以及浸锌后表面组织有显著差异.对6063铝合金材料镀银层脱落原因进行分析,并提出解决方法.     

碳纤维增强树脂基复合材料的高速电火花穿孔加工试验研究

采用高速电火花穿孔加工方法对碳纤维增强树脂基复合材料进行了通孔加工实验。为了及时冷却待加工孔的进出口表面,并吹灭电弧,避免工件材料的燃烧,通过设计专用夹具,将压缩空气和去离子水经微量润滑喷头引入工件的上下表面。当加工直径2 mm、深度2.4 mm的通孔时,对比未喷雾冷却加工,可有效减小表面热影响区,提高加工精度和表面质量,加工效率提高约21.6%,且能有效抑制加工粉尘,为碳纤维增强树脂基复合材料提供了一种新的绿色加工方法。     

SiC_p/Al高速电弧放电加工研究

研究了高速电弧放电加工铝基碳化硅增强复合材料(Si Cp/Al)的性能。通过对体积分数为20%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行加工实验得出:在峰值电流500 A、脉冲宽度10 ms时,材料去除率超过8200 mm3/min,电极损耗率约为2%。此外,研究了加工极性对工件表面质量的影响,得出电极负极性、大电流可用于大余量材料去除,电极正极性、小电流可用于小余量表面修整的结论。最后,采用高速电弧放电加工实现了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的钻孔、铣削和切割等加工工艺。     

镁合金表面加弧辉光离子渗镀Ti的腐蚀性能研究

加弧辉光离子渗镀技术将辉光放电与弧光放电有机地结合起来,利用辉光放电空心阴极效应使工件迅速升温,同时在真空容器壁上设置一个或多个金属阴极电弧靶源,利用真空电弧放电而不断地发射出高能量、高电流密度、高离化率的欲渗金属离子流,依靠扩散和离子轰击作用快速渗入工件表面层,在工件表面可以形成渗层、镀层、渗镀结合层.在实验条件下对镁合金AZ91表面渗镀了Ti,采用极化曲线测试和盐雾实验分析了处理后材料的腐蚀行为,用扫描电镜（SEM）分析了Ti镀膜的表面形貌,用电子衍射光谱（EDS）和辉光放电光谱仪（GDS）分析了表面化学成分分布.结果表明渗镀Ti显著提高了AZ91的耐腐蚀性.     

铜基自润滑复合材料的电弧烧蚀性能研究

研究了铜-30%(体积分数,下同)石墨、铜-30%二硫化钨和铜-30%二硫化钼3种铜基自润滑复合材料的抗电弧烧蚀性能。结果表明:石墨熔点较高,在电弧放电瞬间主要以氧化的形式损耗,而二硫化钨和二硫化钼则会在电弧放电造成的高温下发生熔化甚至与铜基体发生化学反应,所以铜-30%石墨复合材料的抗电弧烧蚀性能要优于铜-30%二硫化钨和铜-30%二硫化钼复合材料。铜基自润滑复合材料的电弧烧损机制主要有材料的氧化、熔化飞溅、内部化学反应以及疲劳脱落。     

电弧喷涂4Cr13涂层的组织与性能研究

研究了喷砂粗化、喷涂打底涂层、电拉毛三种表面预处理工艺下电弧喷涂4Cr13涂层的组织与性能.利用扫描电镜、能谱仪等手段对涂层组织和断口形貌进行分析,同时对涂层的显微硬度和结合强度进行了测试.结果表明:电弧喷涂4Cr13涂层组织呈现出典型的层状结构.不同的表面预处理工艺对涂层的结合强度影响显著,喷砂粗化并喷涂打底涂层能使...     

不同体积分数SiCp/Al复合材料单颗磨粒划切仿真与试验研究

SiCp/Al复合材料由性能差异巨大的碳化硅颗粒与铝合金基体组成,切削过程复杂,影响加工质量因素多,材料仿真建模困难。本文提出了虑及颗粒随机分布特性、形状、粒径、体积分数等因素的SiCp/Al复合材料参数化建模方法,研究了不同体积分数SiCp/Al复合材料的去除过程、切削力、表面形貌及损伤等,并进行了试验验证。仿真分析与试验结果表明,参数化建模效果较好。SiCp/Al复合材料具有表面损伤严重、切削力大、基体涂覆掩盖表面缺陷、实际切削深度小等特点,不能单纯以表面粗糙度评价SiCp/Al复合材料的加工质量。粒径大、体积分数高的SiCp/Al切削力、比磨削能更低,表面质量更差,实际切削深度更小,铝合金涂覆现象更严重且覆盖层易脱落。SiC粒径对表面损伤、切削力、比磨削能有重要影响。本文可为SiCp/Al复合材料表面去除特点研究与工程应用提供一定的借鉴。     

YG6金刚石涂层刀片衬底真空渗硼预处理新技术研究

本文研究了真空渗硼预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度，并在处理过的YG6刀片基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层。结果表明，真空渗硼预处理不仅可以有效的消除或控制钴在金刚石沉积时的不利影响，而且，还显著粗化硬质合金基体表面。因此，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力。     

短电弧加工工件表面特性的研究

对短电弧加工工件的表面综合特性进行了研究.通过分析加工后工件表面形貌、显微裂纹和机械性能变化,逐步探索出使短电弧切削技术具有良好工艺特性的加工条件.分析了现有短电弧机床在工作介质和烟尘处理方面的不足,为后续的深入研究指明了方向.     

Si3N4陶瓷引弧微爆炸加工材料去除率建模与分析

利用引弧微爆炸加工装置,以氮化硅工程陶瓷为加工对象,对引弧微爆炸加工过程的喷嘴烧损及材料去除率进行了研究。通过喷嘴烧损实验,研究了喷嘴烧损规律及喷嘴直径对材料去除率的影响;利用正交实验方法,建立了材料去除率经验模型并分析了材料去除率随加工参数的变化规律。结果显示:喷嘴直径随着脉冲次数的增加而扩展,当直径在2.4～2.8 mm之间时,可以产生最好的加工质量和最大的材料去除率;四个主要加工参数对材料去除率的影响显著,材料去除率随着工作电流、工作气压、工作脉宽的增大而增大,随着工作距离的增大而减小;建立的指数型经验模型简单可靠,与实验结果吻合良好,可以用于材料去除率的预测及控制。     

High performance hybrid machining of γ-TiAl with blasting erosion arc machining and grinding

The excellent high temperature performance of gamma titanium aluminium (γ-TiAl) intermetallic not only makes itself a promising aero-engine material to replace Ni-based supperalloys but also poses machining challenges. A novel hybrid machining process namely blasting erosion arc grinding (BEAG) is proposed to process γ-TiAl. In this process, a creatively designed tool is implemented to perform high efficiency blasting erosion arc machining (BEAM) with an electrode and further polish the arc machined surface with the grinding part simultaneously. The experimental results illustrate that compared to BEAM and grinding, BEAG obtains a considerable material removal rate with a good surface quality.     

Simulation and Improvement of the Micro Abrasive Blasting Process

Micro abrasive blasting (MAB) is becoming an important machining technique for the fabrication of Micro Electro Mechanical systems. The process is based on the erosion of a mask-protected brittle substrate by an abrasive-laden air jet. Currently available blasting machines are relatively simple. However, to exploit this technique for applications of industrial interest a more efficient and controllable process is required. In this paper abrasive blasting is analysed by means of a set of models containing different sub-models for the particle beam, the material removal mechanism and the resulting blasting profile. A new line-shaped Laval nozzle has been developed, which is able to increase the particle velocity by 40% compared to a conventional round nozzle. The blasting-profile of this line-shaped nozzle is more uniform and the material removal rate is significantly higher compared to conventional nozzles, which in turn leads to higher achievable aspect ratios of the three-dimensional microstructures.     

微磨料空气射流加工技术的发展

微磨料空气射流加工(MAJM)技术是对硬脆材料进行微细加工的一种非常有潜力的技术，特别是对复杂的三维微细结构的加工。微磨料空气射流加工技术是基于传统的喷砂技术发展起来的，通过由空气喷射磨料微粒形成高速气流冲击工件表面而去除工件材料。与其它的加工技术相比，微磨料空气射流加工具有环境友好、易于控制、无热影响区、切口质量好等优点。本文介绍了此技术的基本加工原理、特点以及加工过程中的影响因素，论述了微磨料空气射流加工的材料冲蚀机理和切口特征。重点分析了一些主要的加工参数，例如空气压力、磨料材料、尺寸、供给率、喷嘴的形状和尺寸、喷射距离以及工件材料，对切削性能和切口特征的影响。并提出了微磨料空气射流加工技术中有待进一步深入开展的研究工作。     

A method of etching and powder blasting for microholes on brittle materials

Brittle materials such as semiconductors, ceramics, glasses, piezoelectric etc., are difficult to machine by traditional machining methods. This paper provides an approach to create holes or grooves more efficiently via powder blasting process. Instead of one protective layer for mask that is conventionally used, two layers are coated on the surface of the substrate material. The inner layer is water-soluble resin with excellent adhesion to the substrate but having weak resistance to powder erosion, and the second layer is a photosensitive oligomer that is adhered well to the first layer and has very high resistance to powder erosion. Such a protective coating possesses two contrary characteristics: high resistance to powder blasting and easy removal from substrate after powder erosion. Once the openings of the second layer are formed at the desired positions via a photo-etching method, a printing method, or other methods, the holes or grooves can be obtained by etching through the openings of the second layer to the first layer and the substrate by a powder blasting process. Then the whole protective coating is easily and smoothly stripped off without any damage to the substrate by dissolving the first layer with water. Due to easy removal of the mask plus the good resistance to powder blasting and a much higher erosion rate than the one obtainable by wet and dry etching processes, the proposed process can be applied to create holes or grooves on brittle material, instead of chemical etching process, so as to achieve a good quality and superior rate of production.     

超声复合磨料振动抛光方法有限元分析与实验

为研究超声复合磨料振动抛光方法对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响,分析了超声复合磨料振动抛光方法;并利用ANSYS Workbench软件分别分析了超声振动条件下和超声复合磨料振动条件下工件表面结构与应力变化情况,同时在超声复合磨料振动条件下通过实验验证超声复合磨料振动抛光技术对工件表面材料去除量与工件表面粗糙度的影响程度。结果表明:超声复合磨料振动条件下工件表面位移小于超声振动条件下的工件表面位移,超声复合磨料振动条件下工件表面应力大于超声振动条件下的工件表面应力;在超声复合磨料振动条件下,影响工件表面粗糙度最显著的因素是磨料质量分数,影响工件表面材料去除量最显著的因素是抛光时间,且磨料质量分数为30%、抛光时间为4 h时,抛光效果最佳。     

短电弧加工不同直径电极间隙流场研究

在短电弧加工过程中,利用流体软件Fluent对不同的电极直径加工间隙流场进行仿真,通过极间流场中的压力场与速度场间接得出加工屑排除的变化规律,并通过实验进行验证。结果发现:电极直径的增大可以促进加工屑从加工间隙排出,减少因间隙颗粒的堆积而产生的短路现象,从而避免“二次放电”;当加工深度不变时,电极直径的大小与工件材料的去除率呈正相关,证明短电弧加工过程中存在“面积效应”;电极直径的相对变化对工件表面质量没有明显的改善,即对表面粗糙度的影响不大。     

Excimer Laser Micro Texturing of Cold Forging Tool Surfaces - Influence on Tool Life

In bulk metal forming the tribological state is significantly dependent on the surface topography of tool and workpiece. To provide the process with an improved tribological behaviour in some cases the billet's surface is prepared by shot blasting. Micro texturing of the tool surface provides an additional opportunity to optimise the frictional conditions.This paper deals with the investigation of micro texturing of the surface of TiN-coated tools with regard to their tribological behaviour in the field of cold forging. The micro textures are applied by excimer laser radiation. Tool life investigations in an industrial press shop yield that the tool surface can be improved significantly leading to higher tool life.     

18CrNiMo7-6钢研抛工艺试验研究

探究研抛工艺参数对工件材料去除率和表面粗糙度的影响。以砂纸和金刚石喷雾抛光剂为研抛介质,通过正交试验研究砂纸细度、研抛压力、研抛速度、研抛时间对18CrNiMo7-6工件材料去除率和表面粗糙度的影响。采用三维形貌仪、千分尺、电子天平和超景深显微镜对18CrNiMo7-6工件的表面粗糙度、厚度、质量和表面形貌进行测量分析,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,得到最佳的研抛工艺参数组合。在最佳工艺参数组合下,砂纸研磨工件的材料去除率为0.86μm/min,表面粗糙度为Ra0.048μm,金刚石抛光剂抛光后工件表面粗糙度为Ra0.024μm。砂纸研磨最佳工艺参数为:砂纸细度800#,研磨压力0.2MPa,研磨速度30rpm,研磨时间30min。抛光最佳工艺参数为:抛光压力0.2MPa,抛光速度30rpm,抛光时间15min。     

单晶SiC基片的磁流变化学复合抛光

基于芬顿反应的磁流变化学复合抛光加工原理,对单晶SiC基片进行磁流变化学复合抛光试验,研究工艺参数对其抛光效果的影响。结果表明:随着金刚石磨粒粒径的增大,材料去除率先增大后减小,而表面粗糙度先减小后增大;随着磨粒质量分数的增大,材料去除率增大,而表面粗糙度先减小后增大;当羰基铁粉质量分数增大时,材料去除率增大,而表面粗糙度呈先减小后增大的趋势;随着氧化剂质量分数增大,材料去除率先增大后减小,而表面粗糙度呈现先减小后增大的趋势;加工间隙对材料去除率的影响较大,加工间隙为1.0?mm时,加工表面质量较好;随着工件转速和抛光盘转速增大,材料去除率均先增大后减小,表面粗糙度均先减小后增大。获得的优化的工艺参数为:磨粒粒径,1.0 μm;磨粒质量分数,5%;羰基铁粉质量分数,25%;过氧化氢质量分数,5%;加工间隙,1.0 mm;工件转速,500 r/min;抛光盘转速,20 r/min。采用优化的工艺参数对表面粗糙度约为40.00 nm的单晶SiC进行加工,获得表面粗糙度为0.10 nm以下的光滑表面。