利用功率谱密度函数表征光学薄膜基底表面粗糙度

光学表面的表面粗糙度通常利用两个传统参数方根粗糙度σ和相关长度l来进行表征。主要就如何引入功率谱密度函数(PSD)表征表面微观形貌进行了初步研究。说明了一维和二维功率谱密度(PSD)函数的数学计算方法、PSD函数的物理意义,同时给出了PSD函数与传统的表面评价指标σ和l之间的关系。利用不同仪器对多种样品进行测试,在分析比较测试结果的基础上,总结了利用PSD函数评价光学表面粗糙度的优点。功率谱密度函数作为一个全面的光学表面评价参数,正得到越来越广泛的重视和应用。     

变截面涡旋盘双正交小波频谱表面降噪与重构

为了获取真实的变截面涡旋盘表面形貌特征信息,必须去除试样制备及数据采集过程中产生的噪声信号并进行形貌重构.利用Talysurf CLI1000三维形貌测量仪提取变截面涡旋盘两处试样的表面形貌数据,基于小波降噪理论,通过计算降噪前后表面信号的能量比PER、标准差ERR以及相关系数r等参数,选择双正交小波系bior6.8对...     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。     

表面状态对X80管线钢腐蚀行为的影响

采用线性极化测试、电化学阻抗谱和动电位极化等电化学测试技术并结合表面分析方法,研究了表面状态对X80管线钢在模拟土壤溶液(NS4)中的腐蚀行为影响。试验结果表明,随着表面粗糙度下降,其自然腐蚀电位向正向移动,腐蚀电流密度下降,即腐蚀速率减小;不同粗糙度的X80钢试样在NS4溶液中电化学阻抗谱表现为一个时间常数;随表面粗糙度的逐渐减小,电荷转移、电阻逐渐增大。微观形貌显示,试样表面腐蚀产物随着粗糙度的减小而逐渐减少。试样表面效应是引起不同粗糙度钢腐蚀差异的重要因素。     

直流稳恒磁场对45~#钢磨损性能的影响

大气条件下,研究了低强度直流稳恒弱磁场对45#钢干滑动磨损性能的影响.结果表明:与无磁场条件下相比,直流稳恒弱磁场使45#钢磨损量明显减少;随着磁场强度的增加,磨损量逐渐减少.3-D表面形貌分析表明,施加一定强度磁场的试样磨损后,表面光滑平整.     

圆柱滚子表面特性的分形研究

基于分形理论的非线性特征,对轴承中的圆柱滚子加工表面轮廓进行理论研究,探讨用分形维数来表征其加工表面的粗糙程度。通过理论计算及实验验证,得出了圆柱滚子外表面的分维表征。结果表明:表面粗糙度与分形维数是属于一种非线性关系;功率谱线平均斜率是加工表面粗糙度的有效表征;分形维数能客观地表征机械加工表面粗糙度,且大小与取样参数无关。     

变截面涡旋齿组合型线的径向铣削厚度分析

变截面涡旋齿是新型涡旋压缩机的核心部件,其加工精度决定了压缩机的工作性能。该涡旋齿型线由曲率时刻变化的复杂曲线组合而成,齿型线轮廓度、表面粗糙度等加工精度要求很高。在涡旋齿铣削加工中,给定的径向铣削厚度随型线的曲率变化而变化,若参数选择不好,会使铣削状态恶化,加剧刀具磨损,影响加工精度和效率。文章以三段基圆渐开线组合齿型线为研究对象,分析涡旋齿型线的曲率半径并对型线的刀位轨迹进行处理,建立铣削涡旋齿型线壁面的径向铣削厚度模型。揭示了径向铣削厚度随刀位轨迹的变化规律,为建立变截面涡旋齿型线铣削力模型奠定了理论基础,为控制涡旋齿加工变形,提高加工精度提供了有效途径。     

Q235钢试样低周疲劳过程中表面三维形貌的参数演化规律

为揭示金属低周疲劳过程中表面三维形貌参数演化规律,选取Q235钢试样开展低周疲劳实验,并使用3D轮廓仪获取在同一加载条件、经历不同循环次数的试样表面高度信息,进而对其表面三维形貌进行描述,获取二维粗糙度Ra及三维粗糙度Sa.Vvc.Sal参数特征。结果表明:疲劳过程中表面二维粗糙度Ra及三维粗糙度参数Sa、Vvc、Sal随着疲劳循环次数的增加而增加,且Ra、Sa和Vvc参数在初始与断裂阶段增加幅度较大,中间过程增速较缓。该研究方法及结论可为后续开展形貌相关疲劳寿命评估研究提供基础支撑。     

磨合表面形貌变化的分形表征

用结构函数法计算磨损表面轮廓的分形维数和尺度系数。研究表明 :分形维数或尺度系数不能实现表面的唯一性表征。因此 ,把分形维数和尺度系数相结合 ,提出一个新的分形参数———特征粗糙度 ,给出了其定义和计算表达式 ,并在推进式试验机上进行摩擦磨损试验 ,对试件表面某一位置在不同磨合阶段的形貌进行精确复位测量 ,用特征粗糙度表征形貌的变化。表征结果表明 :特征粗糙度对反映磨合表面形貌的变化不但表现出很好的灵敏性 ,而且比分形维数更具有规律性。     

摆线铣削表面特性的功率谱密度研究

为了研究摆线铣削加工方法下影响工件表面微观形貌的主要因素,采用不同切削参数进行了铣削加工实验,并结合功率谱密度法对获得的表面数据进行了更加全面的分析表征。实验结果表明:采用摆线铣削加工方式时,较大的径向切削深度有利于功率谱密度值降低,保证表面质量的同时,提高加工效率;每齿进给量和主轴转速分别和表面轮廓间距、加工振动联系紧密,影响表面凸起和缺陷;加工表面的主要频率分布能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

磨合试验及磨合吸引子初探

为了表征磨合过程和磨合状态,掌握磨合过程中表面形貌的变化规律,在销-盘式试验机上对45#钢摩擦副进行了润滑条件下的磨合试验,用T1000型表面粗糙度测量仪和计算机数据采集系统测量磨合过程中的表面形貌和粗糙度值,并用分形方法对表面形貌进行分形表征和分形参数计算。研究表明:随着磨合过程的进行,摩擦副表面的粗糙度和分形参数逐渐变化,当达到磨合状态时,2个表面具有互适匹配的稳态参数值。因而从非线性科学原理出发,将磨合过程当作摩擦学系统的自组织过程,提出磨合吸引子的概念,并进行了初步的探讨。     

齿轮齿面误差的二维谱估计与误差诊断

本文提出了一种改进的二维Kimura 谱估计法,并应用于估计斜、正齿轮齿面周期误差的频谱结构以实现误差诊断和精度评价。二维功率谱较一维功率谱能更好的揭示齿面波形的空间特征和全面诊断加工系统的误差源。     

基体偏压对Cr/DLC薄膜结构及力学性能的影响

采用高功率脉冲磁控溅射方法在不同基体偏压下的钢基体上沉积含Cr过渡层的DLC薄膜.利用原子力显微镜、场发射扫描电镜、Raman光谱、动态超显微硬度计和划痕仪对薄膜的表面形貌、截面形貌、结构成分、力学性能进行表征.结果表明:随着基体偏压的增大,薄膜表面更加平整,表面粗糙度减小;不同基体偏压下制备的DLC薄膜与基体结合良好...     

时间效应对45~#钢-铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下摩擦磨损性能的影响

利用MMU-5G型端面摩擦磨损试验机,研究了在自修复添加剂作用下,时间对45#钢-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响及其机制.验证了45#钢与铸铁匹配时摩擦表面形成自修复膜的能力,研究了铸铁的摩擦磨损性能及自修复膜形成情况,借助SEM和EDS观察分析摩擦表面形貌及成分组成.结果表明:时间效应对45#钢-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响显著,铸铁试样的磨损失重损失低于45#钢,摩擦磨损时间为10 h时,45#钢试样表面生成自修复膜,而铸铁表面未观察有修复膜的生成,添加剂对铸铁的减摩和耐磨效应显著.     

偶件表面粗糙度对PTFE密封材料摩擦磨损性能的影响

在干摩擦和油润滑条件下,采用MRH-3型高速环块摩擦磨损试验机研究不同粗糙度的45#钢环对PTFE摩擦副摩擦磨损性能的影响,借助白光干涉仪和SEM分析不同试环粗糙度下PTFE磨损后的表面形貌,结合油缸和密封件的工况分析油缸内壁粗糙度对密封材料磨损的原因和机制。结果表明:45#钢环表面粗糙度存在一个最佳的范围,在此范围内摩擦因数均较小;在干摩擦条件下,钢环表面粗糙度过高或过低时,PTFE磨损率均比较大,在油润滑条件下,PTFE磨损率一般随钢环表面粗糙度的增大而升高;粗糙度较大时,PTFE的损伤以犁沟损伤为主。     

高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

超声振动辅助电火花脉冲放电表面强化层表面质量研究

采用超声振动辅助电火花脉冲放电表面强化技术进行了65Mn钢表面硅电极表面强化.设计了工具电极超声振动辅助电火花脉冲放电表面强化机床;研究了超声振幅和频率对强化层表面粗糙度、表面和截面形貌、Si含量及相结构的影响规律.研究表明,选择合适的超声振幅和频率,可以提高强化层的表面粗糙度,改善强化层的表面形貌,使强化层厚度分布更...     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

超精加工表面形貌任意频率的提取及重构

采用功率谱密度(PSD)和连续小波方法(CWT)相结合的方法分析磷酸二氢钾(KDP)晶体超精加工表面形貌中的频率特征。采用PSD提取取样长度和周期范围内表面形貌上的所有频率特征,针对PSD得到的三个显著实际频率特征进行频率的提取,同时获得CWT的尺度因子a;用Mexican Hat小波函数实现连续小波变换还原实际频率形貌。结果表明:在采样域内,实际频率为0.0138μm~(-1)的表面形貌与原始表面极为接近,是KDP晶体超精加工表面形貌及影响表面粗造度的主要频率特征。     

立铣刀齿数和螺旋角对铣削变截面涡旋盘影响仿真研究

变截面涡旋盘加工精度要求高,刀具的选择直接影响加工质量。通过分析涡旋压缩机工作原理以及刀具参数对铣削变截面涡旋盘的影响,建立了高速铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的仿真模型及简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件分析了刀具齿数和螺旋角对铣削力和铣削温度的影响规律。试验表明,随着刀具齿数的增加,切向力F_x、径向力F_y和轴向力F_z都增大,铣削温度也逐渐增大;随着螺旋角度的增大,切向力F_x和径向力F_y减小,轴向力F_z增大,铣削温度先减小后增大。分析表明,合理的刀具参数可以减小涡旋齿的变形,本研究可为加工变截面涡旋盘时选择合理的刀具齿数和螺旋角提供依据和参考。