磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

磁粉电火花连续脉冲放电毛化加工实验研究

为解决传统电火花毛化工具电极不能适应复杂形貌的狭缝、沟槽或内表面的问题,提出了一种由磁铁吸引金属粉末形成的柔性磁粉工具电极,基于自主搭建的磁粉电火花毛化加工系统在镀镍铜板样件上进行实验,研究了连续脉冲放电加工过程中的实验参数对表面加工质量和粗糙度值的影响.实验结果表明,柔性的磁粉电极可以用于毛化具有复杂形貌的狭缝、沟槽等表面,毛化表面的粗糙度值(Ra与Rz)与峰值电流、脉冲宽度、磁粉颗粒径和加工持续时间等参数均呈正相关.其中,峰值电流对粗糙度的影响最大,Ra增幅达到133.3％,Rz增幅也达到83.7％.但是占空比的大小对粗糙度值的增长影响不大,Ra增幅仅为5.8％,Rz增幅仅为4.8％.另外,通过响应曲面法的研究结果可知,影响毛化表面粗糙度值(Ra与Rz)的强弱排序为:峰值电流、脉冲宽度、磁粉粒径、加工时间.     

放电成型加工中的单晶硅材料去除率建模分析与实验研究

在半导体材料放电加工可行性的基础上,分析了影响材料去除率的几个主要因素,其中包括空载电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔。采用中心组合设计实验,考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔这3个因素对单晶Si放电加工的材料去除率的影响,建立了单晶Si放电加工的材料去除率的响应模型,进行响应面分析。方差分析结果表明模型具有很好的拟合程度和适应性。采用满意度函数(DFA)确定了单晶Si放电加工的最佳工艺参数,当峰值电流取18.5A、脉冲宽度取358.62μs、脉冲间隔取20μs时,满意度为0.912,此时材料去除率的最优值为76.26 mm~3/min。用所确定的最佳工艺参数在电火花成型机床上重复多次实验,测得P型单晶硅的平均MRR为73.86 mm~3/min。模型预测结果与最佳工艺参数下的实验结果平均相对误差为3.2%,验证实验表明该模型能实现相应的半导体材料放电加工过程的材料去除率预测。     

冷轧钢辊电火花毛化技术的实验研究

这里介绍了研制冷轧钢辊电火花毛化技术的部分实验。实验参数包括放电峰值电流、脉宽、电极材料和极性。毛化表面的表面粗糙度Ｒａ值和单位长度上凹坑数Ｐｃ值与放电峰值电流及脉宽的关系以曲线的形式表示出来。此外,还给出了不同加工参数所获得的毛化表面的显微照片。     

混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金表面强化研究

以石墨为工具电极,在精密电火花成型机床上进行混粉电火花加工,对Ti-6Al-4V钛合金表面进行强化处理。利用TR200手持式粗糙度仪对传统电火花加工和混粉电火花加工的表面进行粗糙度的测量,并利用SEM、XRD等研究混粉电火花加工参数对加工表面层的影响。在MMU-10G型摩擦磨损试验机上对基体表面、普通电火花加工工件及磁力搅拌混粉电火花加工工件表面进行摩擦磨损试验。磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面的粗糙度降低且随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,提高了工件表面质量。随着峰值电流和脉冲宽度的增大强化层越均匀、致密性越好且强化层越厚。工件表面还生成了TiC硬质合金相使工件表面耐磨性得到提高,工件表面性能显著改善。混粉电火花加工后工件表面得到强化。     

硬质合金电火花加工性能的试验研究

通过试验研究硬质合金的电火花加工中脉冲宽度、峰值电流等电参数对加工速度、电极损耗、加工表面粗糙度的影响规律,得出结论:脉冲宽度和峰值电流必须在一个合适的范围内才能得到较好的加工效果。     

基于正交试验的电火花加工工艺效果试验分析

通过正交试验分析,探讨电火花成形加工中影响加工效果的主要因素,阐述了脉冲峰值电流、脉冲宽度及脉冲间 隔等对加工速度、加工表面粗糙度及工具电极损耗的影响关系,对解决电火花加工实践中工艺参数优化问题具有一定的 理论和实践意义。     

4Cr5MoVSi电火花加工试验特征规律研究

采用紫铜工具电极,在峰值电流为4-24A、脉冲宽度为25-200μs、加工电压为80-200V的电参数范围内,综合应用因子试验和正交试验方法,对难加工材料4Cr5MoVSi进行了电火花加工试验。在进行电加工基础特征规律分析的基础上,考查了电参数对加工速度、双边侧面放电间隙、电极损耗的影响,并对电火花加工机理进行了分析。研究结果表明:采用紫铜电极电火花加工4Cr5MoVSi,在本试验范围内,峰值电流Ip与脉冲宽度ti、加工电压U、脉冲间隔t0存在一定的交互作用;与其它三个因素相比,峰值电流对加工速度、电极损耗、双边侧面放电间隙的影响更显著;随脉冲宽度和加工电压的增大,电极损耗逐渐减小。     

磁力搅拌混粉电火花加工Ti-6Al-4V表面改性

为实现Ti-6Al-4V的表面改性,利用磁力搅拌混粉电火花技术在不同电参数下,用紫铜电极对Ti-6Al-4V钛合金材料在混粉工作介质中进行了负极性加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪等对材料强化层的成分、表面形貌及组织结构进行分析;用FM800型显微硬度计测试断面不同位置处的显微硬度值。分析了脉冲宽度和峰值电流等因素对表面强化层的形成的影响规律。结果表明,磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面质量得以提高,工件表面形成了两种硬质合金相Ti C和Ti N,使得材料表面的硬度提高到基体材料的两倍。在不同脉冲能量条件下对混粉电火花加工的表面形貌进行了比较,当脉冲能量大时,放电凹坑越大且凹坑周围出现熔融状物质,表面质量变差。当脉冲能量较小时放电凹坑较小表面质量较好。     

RIFLE表面的变化对弹头磨损影响的分形研究

为探讨枪管RIFLE线表面的变化对弹头磨损的影响，应用分形理论对弹头磨损表面进行了分析研究，并应用结构函数法计算出RIFLE不同程度磨损下的弹头磨损面的分形维数。结果表明：随着RIFLE表面磨损程度的增大，弹头磨损面的分形维数D也将随之发生变化。RIFLE磨损程度不同，弹头磨损面的分形维数不同。因此，分形维数可以作为弹头磨损表面量化检验的参数，通过分析弹头上膛线磨损痕迹面的变化特征可以推断枪支的磨损程度。     

基于不同冲击频率条件下的套管磨损表面分形特征及磨损机制研究

选取TP140套管在自行研制的套管磨损试验机上进行磨损试验,利用表面形貌仪测量在不同冲击频率条件下的套管表面磨损形貌,选用结构函数法考察磨损形貌的分形特征,使用拟合误差法确定分形曲线的无标度区间并计算分形维数,利用扫描电子显微镜分析其磨损机制。结果表明:在不同冲击频率条件下的套管表面形貌存在明显的分形特征,但分形维数会随频率的不同而有所变化。从光学图像和扫描电镜图像可以看出磨损机制主要有粘着磨损和犁沟。     

基于分形理论的磨合磨损预测模型

把分形几何用于粗糙表面的表征,用具有尺度独立性的分形参数研究了磨合过程中表面形貌的变化规律。基于经典接触力学的基本结论和Ｒｏｗｅ的修正粘着磨损理论,建立了磨合磨损的分形预测模型;用此模型分析了表面形貌分形参数对磨损率的影响,并通过销一盘试验验证了本模型的正确性。     

粗糙表面分形接触模型的研究进展

工程表面具有分形特征,利用分形参数对表面形貌进行表征不受仪器分辨率和取样长度的影响。2个粗糙表面之间的接触行为对摩擦、磨损、润滑、密封和传热等均有着重要的影响,因而一直是摩擦学研究的重要课题之一。基于表面的分形特性而建立的接触模型,可使表面接触的分析结果具有确定性和唯一性。介绍分形表面形貌的Weierstrass-Mandelbrot函数生成方法并给出利用MATLAB程序生成的分形曲线和曲面,分析和评述近二十年来分形接触模型中单个微凸体的接触行为、接触面积分布与真实接触面积、接触变形方式与接触载荷以及总的真实接触面积与接触载荷之间的关系等方面的研究情况,并简单列举分形接触模型在机械学科中的应用情况。指出结合分形理论对表面接触行为进行研究是接触理论发展的必然趋势,为摩擦学研究提供新的思路。     

A Fractal Model of Mechanical Seal Surfaces Based on Accelerating Experiment

The change in surface topography caused by friction and wear influences the wear properties and service life of mechanical seal. To investigate the wear properties of mechanical seals and obtain the variation in surface topography, it is practical to carry out accelerating experiments by increasing the load, speed, or temperature of the medium than safe life tests in the field device. Based on the assumption that the same fractal roughness corresponds to the same wear properties, the pi theorem was introduced to derive the relationship of wear under experimental and actual conditions. By providing detailed values of constants in the pi theorem through accelerating experiments, a fractal model was established to predict the life expectancy of mechanical seals. Under the state of mixed friction, measured values of surface topography for experimental stationary rings and data on a mechanical seal ring's service life in the field device were in accordance with those of the model. The establishment of the fractal model provides conditions for the performance study of long-period operating mechanical seals.     

磨粒分形识别及发展

相互作用表面间必然会产生磨粒,磨粒含有大量的有关材料摩擦磨损的信息。磨粒形态分析是确定磨损方式和磨损程度的有益手段。磨粒并非是欧氏几何体,而是展示出了分形性质。基于分形几何理论,可获得尺度不变的分形参数,用这类参数可对磨粒形态进行客观、全面的表征。本文综合评述了磨粒分形表征以及磨粒形态与磨损方式、磨损程度间的定量耦合关系等的研究进展,对将来磨粒分形研究的趋势和注意的问题进行了探讨。     

各向异性分形表面建模研究

为在计算机中对零件表面几何形貌的各向异性性质进行建模,进行了基于功率谱的各向异性分形表面建模研究。基于二维离散傅里叶变换的投影性质和旋转性质,实现了能在指定的单个或多个方向合成具有特定分形参数的各向异性分形表面的建模算法,并进一步讨论了合成表面的几何形貌与分形参数以及功率谱图的关系。研究结果表明,基于表面功率谱,可以精确、直观、方便地进行各类各向异性分形表面的建模。     

基于分形理论的RIFLE线表面磨损动态模型

根据实测数据得出分形维数D随着枪支发射子弹量变化的动态方程，并分析了尺度系数G的变化规律．应用分形几何理论和分形接触模型公式，建立了枪管RIFLE线表面磨损率与枪支发射子弹量之间的动态预测分形模型．其动态预测趋势与实验数据吻合．从而为枪管RIFLE线磨损的检测提供了新的思路。     

基于分形理论的磨粒磨损模型

本文在M-B接触分形模型的基础上,根据塑变磨损理论导出了基于分形参数的磨粒磨损模型,建立了磨损率与分形维数之间的关系,综合反映了材料的磨损规律和表面特性。根据该模型可知,当分形维数在某一范围时,磨损率随分形维数的减小而迅速增大;而在另一范围时,磨损率随分形维数的增大而增大;当分形维数等于1.5时,磨损率达到最小值。当分形维数一定时,磨损率随尺度系数、磨损概率常数的增大而增大,随材料性能参数的增大而减小;当其余各影响参数保持一定值时,磨损率随接触面积的增大而增大。