微量润滑磨削界面的分子动力学模拟

为了研究微量润滑磨削界面的冷却润滑效应,以离子液体作为微量润滑磨削液,对微量润滑磨削界面进行了分子动力学模拟研究。分析了微量润滑磨削界面的热量分配关系,揭示了磨削界面热量的产生与传散机制,研究了磨削过程中磨削力、磨削力比以及磨粒工件之间液膜状态的变化。结果表明:离子液体雾滴在磨削界面的冷却效果显著,工件的热量分配比由干磨时的74.1%减小到微量润滑磨削时的68%～69%;磨削热主要来源于剪切变形区内工件材料发生的晶格变形,其次是磨粒与工件之间的摩擦;磨削热首先在工件基体、磨粒和切屑之间传递,然后经切屑传递给雾滴,雾滴再传递给磨粒;磨削力随未变形切屑厚度的增加而线性增大;当磨粒切入工件形成切削作用时,磨粒-工件界面和磨粒-切屑界面会产生极高的挤压应力,导致难以形成边界润滑膜。     

表面活性剂对制备纳米MoS2颗粒的影响

采用表面活性剂促助法制备纳米MoS2颗粒,考察不同类型的表面活性剂对产物结构和形貌的影响.用红外光谱(IR)考察改性后纳米颗粒的表面结构,用透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征产物的形貌和结构.研究结果表明:不同类型的表面活性剂及其复配剂均对产物进行不同程度的改性,其中,阳离子型表面活性剂的改性效果最好,但阴离子型和非离子型表面活性剂的复配作用促助产生特殊的MoS2纳米杆结构,而且这种纳米杆并没有出现常见的层状结构或特殊的富勒烯结构.     

不同含量ZnO纳米粒子对MoS2纳米花SERS性能影响的研究

合成了ZnO纳米粒子(ZnO NPs)附着在MoS2纳米花(MoS2 NFs)上的异质结纳米复合材料(MoS2/ZnO NCs),该材料能够对内分泌干扰物(BPA)进行痕量检测.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试仪器对该复合材料的结构进行了表征,并且通过有机染料亚甲基蓝...     

表面修饰MoS2纳米微粒的XPS研究

本文用Ｘ射线光电子能谱表征了ＭｏＳ２纳米微粒的结构及元素存在的化学状态。结果表明：不同合成条件和不同反应物对纳米微粒的结构和元素存在的化学状态有较大的影响。二烷基二硫代磷酸修饰于ＭｏＳ２纳米微粒的表面所形成的表面修饰层，有效地阻止了ＭｏＳ２纳米核的氧化。     

磨削热对碳纤维复合材料表面质量影响研究

碳纤维复合材料具各向异性、导热系数低、磨削时热量易堆积,导致切削条件恶劣,严重影响工件表面质量.采用GC60J碳化硅砂轮平面磨削单向碳纤维复合材料,用热电偶在线测量磨削区域温度,分析不同工艺参数下磨削温度的变化规律以及磨削热对试件加工质量的影响.试验结果表明：切削速度、磨削深度和工件进给速度的增大都会引起磨削温度的升高;磨削热对磨削表面质量有不利的影响,导致磨削表面纤维脱粘、烧伤等现象,使得磨削表面质量恶化.     

2D-C/SiC复合材料磨削加工表面形成机制

采用树脂结合剂金刚石砂轮对二维正交编织结构(2D-C/SiC)复合材料进行平面磨削实验,研究磨削加工参数对磨削后表面形貌的影响规律,并分析了磨削表面形成机制.结果表明:磨削参数对表面三维粗糙度(S_a)影响明显,S_a随着磨削深度和工件进给速度的增加而增大,但砂轮线速度的增加,其值反而会降低.0°纤维磨削区(纤维方向与磨削方向平行)的S_a大于90°纤维磨削区(纤维方向与磨削方向垂直)的S_a.在磨削过程中,碳纤维的层状脆性断裂是磨削表面形成的主要机制.0°纤维磨削区比90°纤维磨削区的纤维断裂尺度更加严重,且90°纤维磨削区域上的纤维容易出现拔出.     

超音速火焰喷涂WC-Co涂层超高速磨削试验研究

为了解决超音速火焰喷涂WC涂层硬度高难以加工的问题,进行了超音速火焰喷涂WC涂层的超高速磨削试验,测量了不同磨削条件下的磨削力、表面粗糙度,观察了不同磨削条件下工件的表面微观形貌.结果表明,随着砂轮线速度的大幅度提高,即在高速超高速磨削条件下,涂层的磨削力、表面粗糙度都能得到明显的降低;同时涂层材料的去除方式更多的以塑性去除为主.总之在超高速磨削条件下,涂层工件的表面质量和磨削加工效率和砂轮的使用寿命都有明显提高。     

纳米流体两相流磨削区压力场建模与实验

主要对纳米粒子射流微量润滑磨削砂轮与工件界面压力场进行理论建模与数值仿真。建立了纳米粒子射流微量润滑磨削区两相流压力场的数学模型,并进行了仿真。结果表明：磨削区动压力随着砂轮转速的增加,射流速度的增大而增大;随着最小间隙的增大急剧减小;3种喷嘴角度下,当喷嘴位置角度为15°时,磨削区沿砂轮进给方向的压力大于其他2种位置。在KP-36精密磨床以及纳米粒子射流供给装置构建的实验平台上,利用CY3018型压力传感器测试压力场变化规律,研究了砂轮转速、最小间隙、射流速度以及喷嘴角度对磨削区压力场的影响,实验测得的数据与仿真数据基本吻合,验证了理论研究的正确性。     

涂层微磨具的制备及磨削表面质量实验研究

采用真空射频溅射的方法制备涂层微磨具,探讨了微磨具表面涂层制备机理,针对黄铜材料进行涂层微磨具的磨削表面质量实验研究,分析不同加工工艺参数和因素对涂层微磨具磨削表面性能的影响规律.实验结果表明,随着不同涂层微磨具磨削速度的增大,磨削深度和进给速度的减小,黄铜表面粗糙度呈现减小的趋势,表面形貌更加光滑,表面质量更好;在相同的磨削工艺参数下,与未涂层微磨具相比,涂层微磨具的磨削力值更低;相同粒度的涂层微磨具和未涂层微磨具比较,涂层微磨具表面粘结磨屑现象得到改善,在一定程度上增加了涂层微磨具的使用寿命.     

40Cr超高速磨削工艺实验研究

采用CBN砂轮,在砂轮线速度为90~210 m/s的磨削条件下,对40Cr进行了超高速磨削工艺实验.分析了在超高速磨削过程中砂轮周围气障对磨削过程的影响,讨论了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比磨削能的影响.实验表明,在高速超高速磨削过程中,砂轮速度提高使得磨削力大大减小,工件表面粗糙度值下降,工件表面质量得到提高;加大切削深度而工件表面粗糙度值增加不大,大大提高了磨削效率,同时也保证了工件表面质量.     

45#钢CBN砂轮高速磨削(120m/s)工艺研究

在高速磨削工艺实验基础上,分析了砂轮线速度、切削深度、工件速度等工艺参数对磨削力、工件表面粗糙度、比金属切除率的影响.揭示了在高速磨削中,磨削力随砂轮线速度提高而减小,随切削深度、工件速度加大而加大,以及表面粗糙度随砂轮线速度提高而下降,随切削深度加大而增加的变化规律.这些规律为45#钢的高速磨削提供了一系列实用的工艺参数.     

基底材料对MoS2的应变场影响

利用有限元法分析对生长在Au、Cu、Al₂O₃、SiO₂、Ni这5种不同基底上的层状MoS₂的应变分布进行模拟仿真.研究结果表明:基底材料的泊松比不同会使得基底和MoS₂的y方向形变都不相同; 基底的杨氏模量不同会使得不同基底底部与二硫化钼(MoS₂)顶部的应变差别不同.在膨胀过程中,y方向底端的拉伸应变大于中间的拉伸应变,这会导致基底与顶端应变高于中间的应变.因此,基底材料的杨氏模量和泊松比与MoS₂的应变分布密切相关.根据仿真结果可得,由于MoS₂在Au和SiO₂基底上所受到的应变较小,导致MoS₂的顶端和基底底部应变差较大,因此容易造成剥离脱落; 而在Al₂O₃基底上,由于基底材料具有较高的杨氏模量,且与MoS₂比较接近,所以MoS₂顶端和基底底部呈现的应变差接近.由此可见,在这些材料当中,Al₂O₃更适合作为MoS₂的基底材料.通过研究基底材料的应变场分布,能更好地对纳米材料进行调控,从而改善器件的相关性能.     

TiC涂层微磨具磨削表面质量影响因素

对钠钙玻璃进行磨削实验,研究了磨削参数对加工后钠钙玻璃表面粗糙度和形貌的影响.探讨了不同涂层微磨具磨削后已加工表面形貌和不同冷却条件下表面的粗糙度.实验结果表明:随磨削速度的增加,磨削深度和进给速度减小,已加工表面粗糙度减小,表面形貌更光滑、质量更好.在不同冷却条件下,湿磨已加工表面粗糙度值更低,表面质量更好.相同粒度的CBN微磨具和金刚石微磨具相比,金刚石涂层微磨具加工表面质量更好,更适宜对玻璃等硬脆材料进行磨削加工.     

MoS2基复合涂层潮湿储存后的摩擦学性能分析

利用摩擦学试验及XPS测试考察了非平衡纳米复合等离子体镀膜技术沉积的MoS2基纳米复合薄膜的抗潮湿性和耐磨寿命等.结果表明,在相对湿度(RH)为60%～70%的环境下储存后,TiN-MoS2薄膜的摩擦学性能迅速降低直至失效;而TiN-MoS2/Ti和TiN-MoS2/TiN复合膜的抗潮湿性能显著提高.因而Ti和(或)N2的适量添加显著增强了MoS2基复合薄膜的抗潮湿及耐磨性能.     

高速高效低粗糙度磨削表面粗糙度和质量的试验研究

本文介绍了一种用普通砂轮和高速磨床进行高速高效低粗糙度磨削的新型超精密磨削加工技术。在大量的试验中对磨削表面粗糙度和质量进行系统地研究,并且获得了镜面(R_(zmin)=0. 048μm)。与传统的低速超精密磨削相比,采用这种新技术将会使磨削表面粗糙度大大降低和获得良好的表面质量。此外,也对其磨削机理进行了一定的探讨。     

氧化锆陶瓷微尺度磨削表面质量试验研究

为提高氧化锆陶瓷零件微细加工过程中的加工表面质量,改善氧化锆陶瓷零件的使用寿命,采用0.9 mm磨头直径、500#磨粒的微磨棒对氧化锆陶瓷进行微尺度磨削三因素五水平正交试验.首先通过极差和方差分析,研究了磨削参数影响氧化锆陶瓷表面质量主次因素;其次优化出获得较低表面粗糙度值的工艺参数组合;最后通过单因素试验研究氧化锆陶瓷磨削表面粗糙度随磨削参数的变化规律.结果表明,磨削参数对表面粗糙度影响顺序依次为:磨削深度、进给速度、主轴转速;当主轴转速v_s=40 000 r/min,进给速度v_w=20μm/s,磨削深度a_p=3μm时,表面粗糙度最小;表面粗糙度随主轴转速增大呈先下降后上升的趋势,随进给速度和磨削深度的增大而增大.     

基于AE信号的新型砂轮点磨削状态监测方法

提出了一种基于声发射(AE)信号对新型点磨削砂轮磨削状态进行实时监测方法.建立了表面粗糙度与AE信号的对应关系,为监测磨削加工表面粗糙度提供了条件.采用单因素实验研究了各参数对AE信号RMS值的影响规律,结果进一步证明了AE信号与表面粗糙度的对应关系.对比分析了砂轮不同磨损状况下的AE信号,依据此信号可对磨削状态进行实时监测.为了区分声发射源性质的异同,对磨削过程中的AE信号进行了频谱分析,砂轮发生磨损时,AE信号在45~65kHz,80~90kHz,100~110kHz频段的能量升高显著,并且在15kHz附近出现了很高的尖峰,为监测磨削状态提供了一种可行且有效的方法.