表面工程讲座——第八讲 表面预处理与设备维修(上)

一、概述1.机械零件表面预处理的重要性机械零件表面预处理是零件制造或维修过程中的重要工序,是零件表面尺寸精度、几何形状精度、粗糙度检测,表面强化性能、力学性能检测,表面腐蚀、磨损、疲劳、划伤、粘着情况检测的前提,也是零件表面处理质量的前提.零件表面预处理的质量,直接影响零件表面分析、表面测量、表面加工、表面处理及整机或部件的装配质量,进而影响零件与整机的可靠性与寿命.     

钛系生物医用材料表面粗糙度影响细胞黏附的新进展

详细介绍粗糙表面细胞的黏附机理,结合表面加工方法较全面地总结和分析钛系材料不同表面粗糙度对细胞黏附的影响及细胞黏附的表面粗糙度模型。综述表明：粗糙表面通过改变表面力场、表面电荷和表面能、增加比表面积及表面缺陷等方式促进细胞在植入体表面的黏附;钛系材料表面粗糙度对不同细胞黏附的影响不同,粗糙表面可促进细胞基因表达;由于表面加工方法造成表面化学状态变化并影响表面电荷和表面能,所以应根据不同的表面加工方法来设计植入体的表面形貌,以获得适合细胞黏附的表面粗糙度。此外,探讨钛表面细胞吸附的分子动力学研究方法,结果显示可利用分子动力学方法在分子水平研究表面特征对蛋白质和细胞黏附的影响机理。     

优质,高效,低耗的设备维修新技术—表面粘涂技术

一、表面工程的发展历程 表面工程,是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态,以获得所需要表面性能的系统工程。工业现代化的发展对设备零部件表面性能的要求越来越高,特别是在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等条件下,零部件材料的破坏往往自表面开始,如磨损、腐蚀、高温氧化等,表面的局部损坏又往往造成     

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。     

铝合金表面强化技术研究现状及其发展趋势

介绍了提高铝合金耐磨抗蚀性能的表面强化技术,叙述了热喷涂技术、表面镀覆技术、表面合金化、高能表面改性和复合表面强化技术的研究现状及其应用效果,展望了未来铝合金表面强化技术研究的发展趋势。     

表面粗糙度对不对中滑动轴承润滑特性的影响

以活塞式航空发动机滑动轴承为研究对象,综合考虑轴颈倾斜和轴瓦表面形貌等因素对轴承润滑特性的影响,建立滑动轴承润滑分析模型;以高斯随机表面、分形曲面、非高斯随机表面分别模拟轴瓦表面的粗糙程度,分析轴颈不对中和表面粗糙度耦合作用下油膜压力、端泄流量、承载力和轴承力矩等参数随偏心率和转速的变化规律。研究结果表明:考虑轴瓦表面形貌后轴承最大油膜压力变大,最小油膜厚度有小幅度减小;随着偏心率和转速增加,最大油膜压力、端泄流量、轴承承载力、工作力矩均增加;随着偏心率增加,考虑表面形貌时(高斯表面、分形表面、非高斯表面)的轴承油膜压力、承载力、工作力矩均变大;随着转速的增加,考虑表面形貌时的轴承润滑特性均变大,尤其是高斯表面,润滑特性变化较明显。     

表面粗糙度的选择

表面粗糙度(原称表面光洁度)是反映零件表面上微观几何形状误差的一个重要指标,是度量表面质量的主要依据。表面粗糙度的大小,对零件表面的摩擦磨损、疲劳强度、接触刚度、耐腐蚀性、配合性能、机器的工作精度等都有很大影响,直接影响机器的使用性能和使用寿命。关于表面粗糙度的基本概念、评定基准、评定参数、评定参数的选用等方面,已有详细的论述,本文就设计工作中如何合理选择表面粗糙度谈一些看法。一、表面粗糙度的选择方法零件表面粗糙度的合理选择,是一项重要的技术     

表面分析仪器在超疏水表面研究中的应用

超疏水表面制备与研究是近年来材料科学的重要研究方向,超疏水表面的研究离不开表面分析测试仪器。本文简要介绍了超疏水材料的表面特性、理论模型及其制备方法,重点介绍了扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、原子力显微镜和表面接触角测试等几种常用表面分析方法的基本原理及其在超疏水表面研究中的具体应用。     

曲面铝合金锤击平整技术研究

以曲面铝合金为例,利用工业机器人锤击的方式对曲面类零件表面进行平整,并探究各锤击工艺参数对其表面的粗糙度、硬度及表面形貌的影响。将锤击装置装夹到工业机器人上,控制工业机器人以矩形光栅式运动路径对曲面铝合金表面进行锤击加工,并对锤击后表面的粗糙度、硬度及表面形貌进行测量观察。结果表明:经锤击加工后的铝合金表面粗糙度可达0.5μm,表面硬度可以提升91%左右,且采用小的锤击节距及锤击进给速度,高的锤击频率可在减小表面粗糙度的同时提升其表面硬度,因此工业机器人锤击可用于曲面类零件表面的平整,且对铝合金表面具有很好的表面强化能力,是一种有效、无材料去除以及环保的表面平整方式。     

材料的表面强化技术及其在滚动轴承中的应用

按表面强化技术的物理化学过程可分为表面形变强化、表面热处理强化、化学热处理强化、、表面冶金强化和表面薄膜强化五大类 ,并分别进行了介绍。阐述了表面强化技术是如何提高轴承耐磨性能、抗磨蚀性能和耐疲劳性能的。附表 1个 ,参考文献 6篇。     

磨削加工表面纹理的特征分析

表面形貌与加工表面摩擦、磨损、润滑性能密切相关.采用平面磨削的方法在机械零件常用材料45钢试件表面制作一些有规则的纹理(如横纹理、30°斜纹理、45°斜纹理),采用表面形貌统计参数中的轮廓高度算术平均值R<,a>、微观不平度十点高度R<,a>、轮廓微观不平度的平均间距S<,m>对表面形貌进行评价,分析了表面形貌表征参数与磨削表面纹理的相关关系.结果表明磨削表面形貌不仅与加工过程中的工艺参数密切相关,而且其纹理特征在很大程度上影响了表面形貌参数.     

小波变换在粗糙表面几何形貌表征中的应用

粗糙表面几何形貌对于表面特性如摩擦、磨损、润滑、腐蚀疲劳等具有重大的影响,表面几何形貌能否及时准确地被表征具有重要的工程意义．简要叙述小波变换的特点,重点介绍目前小波变换在表面粗糙度评定、表面形貌分离与重构以及表面形貌分形维数提取等方面的应用,提出了目前小波变换在表面几何形貌表征中存在的不足,以及今后小波技术在表面形貌中发展的新趋势．     

织构化涂层刀具研究进展

表面织构和表面涂层都能有效改善刀具表面摩擦性能,若将表面织构和表面涂层相结合,利用表面织构的减摩特性与表面涂层的润滑特性以及两者之间可能存在的协同作用,有望进一步改善刀具切削性能。本文介绍了织构刀具、涂层刀具、织构化涂层刀具及其作用机制,并提出了有待进一步深入研究的问题。     

矿用钛合金钻杆表面复合强化与摩擦性能研究*

为提高矿用钛合金钻杆的耐磨性能,以低成本粉末冶金Ti-Al-Fe-Mo合金为研究对象,采用表面机械碾磨与固相渗碳相结合的创新方式对其表面进行复合强化处理,研究不同表面碾磨道次加渗碳处理的钛合金表面的微观组织及其显微硬度。以氮化硅球为摩擦对偶,对表面复合强化钛合金样品进行往复式滑动摩擦试验,研究钛合金表面强化层对其磨损量、摩擦因数、表面磨痕微观组织的影响规律。结果表明：表面机械碾磨方法可以在粉末钛合金表面形成梯度纳米晶结构;钛合金经过表面机械碾磨处理后可显著提高表面渗碳的深度和均匀度;经表面机械碾磨与固相渗碳复合强化处理的钛合金,其磨损量相比于单一表面渗碳的钛合金降低了近58%。表面复合强化的钛合金摩擦磨损机制以疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损和少量的磨粒磨损为主。     

基于新一代产品几何技术规范的三维表面形貌参数不确定度

研究了基于新一代产品几何技术规范的三维表面形貌参数表征的不确定度,以WM分形函数模拟机加工表面三维形貌,提出表面高度算术平均偏差Sa、表面高度均方根偏差Sq、表面高度分布偏斜度Ssk、表面高度分布峭度Sku等三维表面形貌参数不确定度的算法。同时,对三维表面形貌参数不确定度算法的稳定性以及三维形貌参数不确定度与分形维数Ds的关系进行探讨。结果表明:提出的三维表面形貌参数不确定度算法具有较好的稳定性,分形参数、取样步距与三维表面形貌参数不确定度存在关联,三维表面形貌参数Sa、Ssk、Sku的不确度值随着分形维数的增大反而减小;而Sq不确定度值与分形维数呈正相关的关系。     

微晶玻璃超精密磨削的表面/亚表面损伤及其材料去除机理研究

针对微晶玻璃超精密磨削加工不可避免的表面/亚表面损伤问题,通过微晶玻璃磨削试验研究500#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削微晶玻璃的表面形貌、表面/亚表面损伤特征及其材料去除机理,揭示微晶玻璃脆性域磨削和塑性域磨削的表面/亚表面损伤特征,提出依次采用500#金刚石砂轮粗磨和5 000#金刚石砂轮精磨的微晶玻璃高效低损伤磨削工艺。结果表明,500#和1 500#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,5 000#金刚石砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为凹坑、微裂纹、深划痕,亚表面损伤形式为微裂纹;塑性域磨削微晶玻璃的表面损伤形式为微磨痕,亚表面损伤形式为靠近磨削表面的材料的塑性流动。     

石英玻璃超精密磨削加工的表面完整性研究

为了实现石英玻璃的高效低损伤超精密磨削加工,研究不同粒度金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面和亚表面质量,建立表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型。通过石英玻璃磨削试验研究400#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面微观形貌、表面粗糙度及其亚表面损伤深度,分析相应的材料去除方式;基于压痕断裂力学理论分析脆性域磨削石英玻璃时工件表面微观形貌和亚表面微裂纹的形成机理,建立表面粗糙度PV值和亚表面损伤深度SSD之间的定量关系。研究结果表明:随着砂轮粒度的减小,石英玻璃磨削表面的凹坑、微裂纹、深划痕等缺陷逐渐减少,表面粗糙度Ra和PV以及亚表面损伤深度SSD均随之明显减小,从400#砂轮磨削表面的R_a 274.0 nm、PV 5.35μm和SSD 5.73μm降低至5 000#砂轮磨削表面的Ra 1.4 nm、PV 0.02μm和SSD 0.004μm。500#和1 500#砂轮磨削表面的材料去除方式为脆性断裂去除,2 000#砂轮磨削表面的材料去除方式同时包括脆性断裂去除和塑性流动去除,但以塑性流动去除为主,5 000#砂轮磨削表面的材料去除方式为塑性流动去除;脆性域磨削石英玻璃的表面粗糙度PV与亚表面损伤深度SSD之间满足SSD=(0.627～1.356) PV~(4/3)的数学关系。     

超亲水-疏水组合竖直表面强化蒸汽冷凝传热

为了强化蒸汽冷凝传热,设计超亲水-疏水组合表面,研究了超亲水网格线间距、壁面过冷度等参数对蒸汽冷凝传热的影响。组合表面上超亲水网格线之间间距分别为1.5 mm、2.5 mm、3.5 mm,并将组合表面的传热性能与光滑表面和疏水表面进行了对比,同时使用高速摄影仪对组合表面蒸汽冷凝过程进行了可视化。研究发现,超亲水-疏水组合表面可以较好地调控冷凝液滴大小,其冷凝传热性能要优于光滑表面和疏水表面。在△T=4.3 K时,2.5 mm间距组合表面的传热系数分别是光滑表面和疏水表面的2.2倍和1.6倍。而在三个超亲水网格线间距的组合表面中,网格间距为2.5 mm的组合表面传热性能最佳。在△T=9.0 K时,2.5 mm间距组合表面的传热系数分别是1.5 mm间距组合表面和3.5 mm间距组合表面传热系数的1.2倍和1.8倍。     

硬质合金滚压工具

正本单位生产硬质合金滚压工具已有30余年历史。滚压加工广泛运用于机械加工、液压、重型机械等行业,是一种对机械零件表面进行光整和强化的工艺,它利用硬质合金滚轮对工件表面施加压力,使其表面产生塑性变形,达到修整表面微观几何形状、降低表面粗糙度值的目的,同时可提高表面硬度。滚压后,     

硬质合金滚压工具

正本单位生产硬质合金滚压工具已有30余年历史。滚压加工广泛运用于机械加工、液压、重型机械等行业,是一种对机械零件表面进行光整和强化的工艺,它利用硬质合金滚轮对工件表面施加压力,使其表面产生塑性变形,达到修整表面微观几何形状、降低表面粗糙度值的目的,同时可提高表面硬度。滚压后,