增材制造复杂金属构件表面抛光技术

增材制造可以满足航空航天领域对零件的高复杂性、高性能、轻量化以及多功能化的要求，但其制造复杂金属零件时在综合性能、表面质量和成形精度上仍然存在不足，必须经过表面抛光处理才能达到航空航天零件高使役性要求。通过综合国内外文献资料，详细介绍了化学抛光、电解抛光、磨粒流抛光和激光抛光这4种可达性较强的表面抛光技术的原理方法以及应用现状，接着分析了增材制造技术和表面抛光技术的发展趋势，最后进行了总结和展望。提出增材制造与表面抛光工艺相结合的工艺优化思想，并指出研制绿色智能的一体化技术装备是当前面临的重大挑战。     

激光增材制造钛合金构件的化学抛光工艺研究

采用HNO3-HF抛光液对激光选区熔化钛合金制件进行化学抛光,以试样表面粗糙度、减薄及失重变化为指标探究了抛光过程中不同温度和时间对钛合金增材制件抛光效果的影响。通过电化学测量、拉伸试验、残余应力测试等方法对比分析了化学抛光前后钛合金试样的电化学和力学性能。结果表明在温度30℃、反应时间10min下抛光钛合金可以取得较理想的抛光效果,试样表面粗糙度减小、耐腐蚀性能提高。化学抛光后钛合金的强度出现小幅下降,内部原有的残余应力由拉应力转变为压应力。     

TB6钛合金抛光表面完整性试验

针对目前TB6钛合金类零件主要依靠手工抛光的技术问题,提出了羊毛毡轮数控抛光工艺,研究了抛光参数对表面粗糙度、表面硬度、表面残余应力的影响,进行了羊毛毡轮抛光参数优化,优选出了一组抛光参数:线速度v_s=19.63m/s,进给速度v_f=300mm/min,预压量a_p=0.5mm,加工行宽w=0.5mm。在此抛光参数下,羊毛毡轮抛光能够有效去除铣削刀纹,抛光后表面粗糙度R_a=0.15μm,并且抛光后表面残余应力为压应力。试验结果表明,该抛光方法能够有效地改善零件的表面完整性。     

TB2钛合金电化学机械抛光试验研究

航天器用星箭连接带的材料为TB2钛合金,对表面质量要求严格。提出电化学–电化学机械组合抛光TB2钛合金的方法,通过机械作用控制表面TiCl4黏性层厚度,设计了固结磨料工具阴极,搭建了电化学机械抛光试验系统。开展了不同组合形式的电化学–电化学机械组合抛光优选试验,研究了电压、工具转速、进给速度等工艺参数对组合抛光后表面质量的影响,最后,在电压25 V、工具阴极转速100 r/min、工具阴极进给速度30 mm/min,电化学抛光1次+电化学机械抛光1次组合形式交替加工15次的条件下,获得了表面粗糙度Ra0.031μm、Sa0.082μm的表面。实现了TB2钛合金薄板零件的连续抛光。     

激光选区熔化TC4合金在HF–H2O2体系的化学抛光研究

采用HF–H₂O₂溶液对激光选区熔化TC4合金进行化学抛光。以抛光前、后试样表面的形貌、粗糙度、光泽度、失重和减薄率为指标,探究抛光时间、H₂O₂浓度对样品表面抛光效果的影响。结果表明,随抛光时间增加,粗糙度逐渐降低,光泽度、失重率和减薄率逐渐提高;随H₂O₂浓度增大,粗糙度先降低后增大,光泽度、失重率和减薄率则先提高后降低。其中,在HF/H₂O₂体积比1:5、时间8 min时,钛合金表面的抛光效果较好,试样表面粘附的粉末完全去除,表面粗糙度Ra达到(3.5±0.3)μm、表面光泽度达到(80.3±0.7)GU,相对于打印态表面(Ra(13.3±0.8)μm、光泽度(0.9±0.3)GU)显著提升。同时也探讨了钛合金在HF–H₂O₂体系的化学抛光机理。     

进动气囊抛光工艺参数研究

为了提高光学元件的面形精度,提高加工效率,针对平面光学零件,以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标,对影响进动气囊抛光的几个工艺参数进行了正交试验及分析,得出各工艺参数对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。确定最佳工艺参数,并在此条件下进行了气囊抛光工艺试验,通过Matlab软件拟合出了气囊抛光去除函数,为开展驻留时间的计算和面形控制提供了依据。     

金属增材制造格栅零件磨粒流抛光

增材制造(AM)技术对成型复杂结构零件有显著优势,但以选区激光熔融技术为代表的金属增材制造技术固有的"粉末粘附"、"球化效应"所导致的毛糙表面,使零件难以满足使用要求。采用混合粒径磨料介质对增材制造铝合金格栅外表面及细小内孔进行一体化抛光试验研究。通过分析磨粒流加工过程各阶段的微观形貌和表面轮廓测量结果等来研究材料去除过程中零件表面形貌、材料去除和表面粗糙度变化。试验结果表明,磨粒流加工方法能够有效消除"球化效应"导致的零件表面的金属球团簇聚集现象,并能够对增材制造格栅零件外表面和内孔实现有效的抛光,格栅表面粗糙度从初始的14μm降至1.8μm。     

非球面气囊抛光的材料均匀去除研究

对气囊抛光非球面表面材料去除均匀性进行了研究。根据Preston方程,分析了抛光磨头与零件转速比对去除函数分布的影响,并采用定点抛光试验对分析结果进行验证。在定点抛光表面去除速率分析的基础上,通过优化抛光磨头进给速度、合理控制驻留时间,实现材料表面均匀去除。采用该方法,对一口径为150mm的非球面进行抛光试验,抛光后面形误差趋势保持不变,功率谱密度高频分量明显降低,实现了对表面材料的均匀去除。     

模具抛光自动化

模具抛光自动化由挤压珩磨公司（ＥｘｔｒｕｄｅＨｏｎｅ）制造的磨粒流加工机，可对模具进行自动抛光和产品去毛刺．磨粒流加工可强迫一种半固态磨料穿过机械零件的表面并进入通道或孔，结果除去零件表面缺陷。适用的零件包括压模、铸模、汽车零件和阀门等。用这种磨粒流...     

小型滚筒抛光工艺

现代工业生产中使用滚筒抛光,振动抛光等方法去除简单零件棱角毛刺,降低表面粗糙度值,工艺设备简单,效率高,广泛用于螺钉、螺帽、垫圈等标准件加工。但用这类设备加工图1所示的电度表零件则效果不好。这里介绍一种专门加工仪表零件用的小型滚筒抛光机。     

人造金刚石磨具的选择

人造金刚石目前主要用作磨料,制成砂轮、油石、珩磨条、切削锯片、研磨膏等。广泛用于机械、光学仪器的加工。它的主要加工对象为硬质合金刀具及对零件的磨削、抛光。磨出的硬质合金表面一般没有裂纹和缺口,刀口尖锐,表面光洁度可提高二级。对于单刃刀具的耐用度可提高50％,多刃刀具可提高一倍,刃磨的生产率也可以提高一倍。人造金刚     

基于CMP的微晶玻璃小孔抛光技术研究

在自制的化学机械复合抛光装置上,研究了微晶玻璃小孔的高精度化学机械抛光技术,利用触针式轮廓仪对小孔抛光表面进行测量,讨论抛光浆料、主轴转速对表面粗糙度的影响。研究结果表明,采用化学机械复合抛光技术可使微晶玻璃的小孔具有更好的表面质量。     

磁流变弹性体砂轮抛光镍基高温合金表面完整性研究

为了改善磨削后镍基高温合金GH4169的表面完整性,本文采用磁流变弹性体砂轮对镍基高温合金GH4169进行抛光试验研究。首先,通过模压成型的方法制备了磁流变弹性体砂轮,并对其表面微观形貌及不同磁场强度下的硬度进行了表征。其次将制备出的磁流变弹性体砂轮用于对镍基高温合金GH4169的抛光工艺试验中,并讨论抛光工艺参数中磁场强度对镍基高温合金表面完整性的影响。试验结果表明：在一定的磁场强度范围内,零件抛光后的表面粗糙度和显微硬度随着磁场强度的增大而减小,同时增大磁场强度也有利于改善零件的表面形貌,减少砂轮的磨损量,降低零件磨削后的亚表面损伤层厚度。     

磁流变弹性体砂轮抛光镍基高温合金GH4169表面完整性研究

为了改善磨削后镍基高温合金GH4169的表面完整性,本文采用磁流变弹性体砂轮对镍基高温合金GH4169进行抛光试验研究。首先,通过模压成型的方法制备了磁流变弹性体砂轮,并对其表面微观形貌及不同磁场强度下的硬度进行了表征。其次,将制备出的磁流变弹性体砂轮用于对镍基高温合金GH4169的抛光工艺试验中,并讨论抛光工艺参数中磁场强度对镍基高温合金表面完整性的影响。试验结果表明:在一定的磁场强度范围内,零件抛光后的表面粗糙度和显微硬度随着磁场强度的增大而减小,同时增大磁场强度也有利于改善零件的表面形貌,减少砂轮的磨损量,降低零件磨削后的亚表面损伤层厚度。     

铜离子交换液增强光学玻璃抛光面的化学稳定性

光学玻璃零件在冶加工过程中,抛光面常发生腐蚀现象,特别是一些化学稳定性差的易蚀玻璃,在精磨、抛光、磨边等工序后,玻璃表面出现黄、褐、灰等有色斑痕和蓝、黑色点子以及不光亮的灰白层,致使产品合格率降低,造成大量返工。在加工过程和中间产品的存放过程中,避免玻璃表面的腐蚀,是目前光学玻璃零件加工中遇到的一大课题。解决的方法有     

弹簧生产中如何正确应用电抛光

在弹簧的生产中,根据电解抛光能够将零件表面比较均匀的电解去一层的特点,通常,当所加工的弹簧的弹力特性(或刚度特性)超过设计要求的公差时,此类弹簧并不一定报废,而是可以用电解抛光的方法来补救,故也称之为“抛弹力”。其原理是利用弹簧的弹力(或刚度)与弹簧的钢丝直径的四次方成正比     

振动抛光钛合金叶片的试验研究

介绍了振动抛光装置的结构及工作机理,阐述了抛光钛合金叶片的工艺方法及试验结果,表明该法对加工具有复杂异型曲表面的零件效果较好。     

高速风动打磨工具

许多零件、模胎经机械加工后,还要进行表面打磨、抛光——大多先用手工锉修或刮削,然后再用砂布抛光。为了解决工效低、劳动强度大的问题,我们研制了一种高速快装的风动打磨工具。经过试用与改进,现已普遍用于生产。提高工效1～5倍,尤其在大面积抛光中效果更为明显,抛光后的表面光洁度可达▽6～▽7。     

进动气囊抛光技术研究

为实现高精度的光学玻璃零件的加工,本文对进动气囊抛光关键技术进行了详细研究.首先介绍了进动气囊抛光设备及原理,通过对Preston方程的分析及工艺参数实验确定了抛光去除函数,并对驻留时间算法进行优化求解,通过MATLAB仿真验证残余误差在0.1 μm以内,最后对平面和球面玻璃进行了抛光实验,获得了面形PV值为0.18μm的球面表面,验证了驻留时间算法的合理性,满足光学玻璃元件精密加工的基本要求,为后续进行自由曲面的抛光提供了理论基础.     

浮法抛光在金属纳米级超光滑表面加工中的应用

介绍了浮法抛光的机械结构与抛光原理,并采用这种技术在CJY500超精密研磨机上进行长方形GCr15轴承钢工件超光滑表面的工艺试验,成功获得了无加工变质层的金属纳米级超光滑表面,拓展了浮法抛光技术的应用范围,对于金属工件纳米级超光滑表面的加工具有参考价值.