SiCp/Al复合材料超声振动复合切削加工技术研究

SiCp/Al复合材料是具有优良物理、机械性能的难加工材料,常规切削加工存在加工精度及表面质量差的问题。为解决此类材料精密加工问题,采用超声振动复合切削加工方法,设计了专用的超声振动复合切削加工装置,并进行切削加工试验研究。试验结果表明,超声振动切削加工可显著提高SiCp/Al复合材料加工精度及表面质量。     

纳米颗粒SiCp/Al复合材料车削特性试验研究

针对纳米颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料在航空航天领域的应用需求,采用试验的方法,研究不同刀具材料和不同刀具几何参数对切削加工纳米SiCp/Al复合材料加工表面粗糙度和切屑形貌的影响。试验结果表明,相同切削参数下,PCD刀具比硬质合金刀具能获得更低的已加工工件表面粗糙度,微崩刃的存在是导致硬质合金刀具加工时工件表面粗糙度升高的主要原因之一;增加刀具的锋利度能够获得较低的工件表面粗糙度,较大的主偏角表面粗糙度变化较剧烈;由于纳米颗粒增强相的不均匀分布和材料内部存在微裂纹,在切削时导致切屑呈不规则的锯齿状,基体的断裂模式是该现象产生的主要原因。文中的研究成果将为进一步分析纳米SiCp/Al复合材料的切削机理提供必要的试验基础。     

SiCp/Al复合材料超声磨削表面缺陷形成机理仿真研究

对SiCp/Al复合材料超声磨削表面缺陷形成机理进行了仿真研究。研究结果表明,碳化硅颗粒的去除形式主要包括翻滚压入、破碎断裂和脱粘拔出3种。由于金刚石磨粒的推挤下压作用,碳化硅颗粒会出现应力集中现象,并由于与金刚石磨粒的相对位置不同而出现翻滚压入、局部破碎断裂、完全破碎断裂和脱粘拔出现象。碳化硅颗粒的破碎断裂和脱粘拔出形成的凹坑是加工表面的主要缺陷形式。超声振动作用使得碳化硅颗粒更易以小切屑或塑性的方式去除。同时,超声振动作用有利于排屑,从而改善提高了已加工表面质量。仿真结果与实验结果吻合良好。     

高体积分数SiCp/Al复合材料航天结构件的铣磨加工

通过工艺试验,研究了工艺参数对铣磨力与铣磨表面质量的影响。结果表明,较高的主轴转速、较低的进给速度与铣磨宽度是降低铣磨力的有效手段,铣磨工具的磨粒颗粒度是影响铣磨表面质量的主要因素。通过对一系列典型高体积分数Si Cp/Al复合材料航天结构件进行样件加工,验证了铣磨工艺的可行性与有效性。     

碳纤维复合材料车削加工技术研究

碳纤维复合材料硬度高,耐磨性强,属于典型的难加工材料,易产生分层、毛刺、开裂等加工缺陷。研究了车削工艺参数:切削深度ap、主轴转速n、切削进给量f对碳纤维复合材料构件加工表面质量的影响。结果表明,按以下工艺参数选取时,可获取最高生产效率和最佳加工表观质量;精加工时,选取切削深度ap=0.3 mm、切削进给量f=0.1～0.2 mm/r、主轴转速v=100～120 r/min;粗加工时,选取切削深度ap=3 mm、切削进给量f=0.3～0.8 mm/r、主轴转速v=60～80 r/min。     

碳化硅／铝复合材料板的耐环境腐蚀性能研究

对固态热压和挤压铸造的 SiC_f/Al、SiC_w/Al 和 SiC_p。/Al 复合材料板,在3.5%NaCl 溶液及饱和盐雾气氛中的耐腐蚀性能进行了研究;并分析了影响耐腐蚀性的主要因素.研究结果表明,SiC_f/Al 板具有良好的耐腐蚀性,试样表面光洁度、内部一次和二次界面的结合情况是影响这类板材耐腐蚀性的主要因素。SiC_w/Al-ZL105和SiC_p/Al-ZL105板在75℃、3.5%NaCl 溶液中具有优良的耐腐蚀性能,预制件中的“气泡”将对这种复合材料的耐蚀性带来不利影响,在用预制丝挤压铸造的 SiC_f(Al-L2)/Al-ZL105板中,提出了“界面阶梯腐蚀”规律.在75℃盐水中浸泡15d 后的 SiC/Al复合材料板的尖角、刃边、二次加工孔周围仍无明显变化,且无分层现象.     

光学非球面超精密磨削质量控制技术研究

对光学非球面超精密磨削技术和表面加工质量控制技术进行了理论分析和实验研究.通过对MSG-325金刚石超精密车床的技术改造,可以对各种光学表面进行超精密磨削加工,尤其适合于光学非球面的超精密加工,在较短时间直接达到光学零件的表面质量要求.采用改造的磨削系统,加工出左端为抛物面,右端为双曲面的微晶玻璃内非球面,加工表面粗糙度Ra3 nm.     

光学非球面超精密磨削质量控制技术研究

对光学非球面超精密磨削技术和表面加工质量控制技术进行了理论分析和实验研究。通过对MSG-325金刚石超精密车床的技术改造，可以对各种光学表面进行超精密磨削加工，尤其适合于光学非球面的超精密加工，在较短时间直接达到光学零件的表面质量要求。采用改造的磨削系统，加工出左端为抛物面，右端为双曲面的微晶玻璃内非球面，加工表面粗糙度Ra3nm。     

CFRP薄壁圆筒壳端面磨削工艺研究

阵列碳纤维复合材料管是由碳纤维增强复合材料(CFRP)薄壁圆筒壳阵列排布后粘接制备而成，兼具碳纤维复合材料和蜂窝结构的优异性能，是一种新型的可应用于深空探测反射面板的理想材料结构。由于材料和制备方面的特殊性，在阵列碳纤维复合材料管加工过程中会由于磨削力过大导致多种加工损伤，为其高效低损伤加工带来了挑战。本文开展CFRP薄壁圆筒壳磨削加工正交试验，系统研究磨削深度、切出角度、主轴转速、进给率对磨削力的影响规律和影响程度。研究结果表明:工艺参数对水平面合力的影响程度依次为进给率、磨削深度、切出角度、主轴转速，对轴向力的影响程度依次为切出角度、主轴转速、进给率、磨削深度。研究对阵列碳纤维复合材料管高效低损伤加工工艺的制订具有参考意义。     

碳化硅对高速电弧放电加工SiC/Al的性能影响

为研究SiC颗粒对高速电弧放电加工的影响机理,基于高速电弧放电加工(BEAM),对体积分数20%,50%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC/Al)进行了加工对比研究。基于Minitab软件设计了4因子(体积分数、峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔)2水平(低水平和高水平)的部分析因试验,用高速电弧放电加工专用机床研究了不同加工条件下SiC/Al的材料去除率、工具损耗率和表面质量。结果发现在相同加工参数下,体积分数20%,50%的SiC/Al表现出差距悬殊的加工特性,20%的SiC/Al加工效率远高于50%的SiC/Al,且前者的电极损耗率远低于后者,表明SiC体积分数是高速电弧放电加工SiC/Al性能的主导影响因子之一。通过测试及分析,认为SiC区别于基体材料的热传导特性是导致不同体积分数下的SiC/Al表现出不同加工特性的主要原因。     

机械研磨的应用

我厂在民品生产中,承担了3SW40/8压缩机缸休的加工,该零件休积为1250×1460×708,重量有4吨左右,缸径小段尺寸460区域,表面粗糙度为R_a=1.6μm,是活塞作往复运动区域,材料为HT20—40灰铸铁,如图1。     

超精内孔滚压技术及其应用

针对型号产品孔的特点 ,采用滚压加工来达到技术要求的表面粗糙度 ,探讨了影响滚压精度的主要因素 ,通过合理地选择工艺参数 ,获得了优良的表面质量 ,为超精内孔滚轧头的应用提供了参考。     

硬质合金电火花加工工艺实验研究

针对硬质合金模具的加工表面精度要求,进行了高速钢与硬质合金两种材料的电火花加工工艺对照实验。为获得较低的表面粗糙度,选取了较小的电加工参数。实验结果表明,在该实验条件下,电火花加工的表面粗糙度不再满足常规条件下的经验公式,而与工件材料的再凝结特征、成分及电蚀产物的排出条件有关。     

硬质合金电火花加工工艺实验研究

针对硬质合金模具的加工表面精度要求,进行了高速钢与硬质合金两种材料的电火花加工工艺对照实验。为获得较低的表面粗糙度,选取了较小的电加工参数。实验结果表明,在该实验条件下,电火花加工的表面粗糙度不再满足常规条件下的经验公式,而与工件材料的再凝结特征、成分及电蚀产物的排出条件有关。     

强冷磨削—钛合金磨削新技术

针对常规磨削钛合金砂轮磨损严重,加工质量不易保证的现象,采用了强冷磨削磨削钛合金.通过合理选择磨削冷却液,改变磨屑、工件与砂轮的磨擦状况,降低切削温度,减小工件的热变形.提高加工精度和减小已加工表面粗糙度.试验结果证明,强冷磨削是实现钛合金磨削加工的有效方法.     

轻型高强Al-Si/SiC复合材料反射镜的制备与性能

文章采用反应烧结工艺制备 Si/SiC 材料,然后通过真空扩散渗铝工艺制备了 Al-Si/SiC 复合材料。通过精确调控浸渗合金的铝浓度使制备的Al-Si/SiC复合材料具有可控的热膨胀系数,利用该工艺制备出热膨胀系数连续可调（4.6×10-6K-1~8.7×10-6K-1,0~40℃）的 Al-Si/SiC 复合材料,其力学性能优异,经检测密度为2.86g/cm3,弹性模量为236GPa,断裂韧性为6.1MPa＆#183;m1/2,可采用线切割、铣磨、钻孔、攻丝等手段加工,相比SiC陶瓷材料更易于高精度机械加工。扫描电子显微镜分析表明,制备的Al-Si/SiC复合材料均匀、致密,光学抛光后表面粗糙度均方根值达到1.017 nm。各项测试数据表明, Al-Si/SiC复合材料作为反射镜可以满足空间光学的应用。     

基于压痕功的加工表面残余应力测试实验

可调距螺旋桨的加工表面质量对其高服役性能和长寿命服役具有直接而重要的影响。本文开展加工表面残余应力测量和数据处理的研究,采用基于压痕功的残余应力测量方法及神经网络求解算法,针对镍铝青铜材料力学性能,由有限元仿真分析得到关系数据库,训练神经网络,实现对镍铝青铜材料加工残余应力的求解。通过对镍铝青铜加工试件残余应力测量数据的计算与分析评价,开展了不同加工参数对残余应力影响规律的实验测量研究。通过测量实验与数据分析,获得了不同刀路下残留高度及机床不同转速与残余应力间的关系。测试实验表明:基于压痕功残余应力测试方法能评价不同加工参数下镍铝青铜材料的残余应力状态,可为实际加工生产提供工艺参数优化指导。     

新型磷酸锌铝胶凝材料的制备研究

研究了新型磷酸锌铝胶凝材料的制备工艺。通过测试吸潮率、灼烧失重率、复合材料弯曲强度等,确定该种材料适宜的制备工艺为Zn/Al摩尔比1/5,反应温度120℃,反应时间2 h。根据Flory理论,确定该胶凝材料凝胶反应活化能为E=0.02411 kJ/mol,通过X射线衍射分析,研究了磷酸锌铝材料升温热转变机理,这将为进一步以该材料为基体制备高性能纤维增强复合材料提供参考依据。     

磨加工对锰锌铁氧体磁芯性能的影响

磨加工对初始导磁率μ=3000的锰锌软磁铁氧体材料的EE—19型磁芯的性能的影响十分明显。在不同等级的磨削加工后,其μ值(测电感量L)可相差30～65％,甚至86％之多,究其原因,认为是细磨与抛光减小了磁芯表面的接触间隙从而减小了磁阻Rm;也减薄了残余应力层,而残余应力层将通过材料的磁致伸缩效应而使磁芯的性能恶化。适当的热处理工艺可消除残余应力,恢复材料的磁特性。     

微波铁氧体材料高效深切磨削新技术

随着微波器件的大量投入使用 ,对铁氧体移相器的需求越来越大 ,这使得各种铁氧体材料的磨削加工问题变得更加突出。通过多年来的工艺摸索与生产实践 ,在航天机电集团二院二十三所建立了国内第一套微波铁氧体高效加工的生产线 ,使微波铁氧体高效深切磨削新技术在理论上更具科学性与合理性 ,并为改善我国微波铁氧体材料制造工艺及提高表面质量找到了一个新的途径。