基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工數值分析與試驗,自動(dòng)拋光機

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基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工數值分析與試驗

發(fā)布時(shí)間 : 2018-11-28 11:32:01      訪(fǎng)問(wèn)量 : 17426次

《農業(yè)工程學(xué)報》2018年第34卷第16期刊載了長(cháng)春理工大學(xué)等單位李俊燁、蘇寧寧、胡敬磊、楊兆軍、盛亮和張心明的論文——“基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工數值分析與試驗”。該研究由國家自然科學(xué)基金項目(項目號:51206011)等資助。


在軍事、航空航天、農業(yè)機械、能源等領(lǐng)域很多關(guān)鍵零件都存在微小孔零件,如坦克及步兵戰車(chē)發(fā)動(dòng)機系統噴嘴、工業(yè)及農業(yè)用霧化噴嘴等。關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量往往決定整體使用性能,因此零件的表面質(zhì)量需要得到保證,并需要減少零件的磨損、提高其配合精度和疲勞強度以及耐腐蝕性等性能。該類(lèi)零件的光整加工屬于微細流道的精密加工范疇。 

在精密與超精密加工領(lǐng)域,最為棘手的難題之一是對噴嘴的精密光整研磨拋光。多物理場(chǎng)固液兩相磨粒流精密研拋技術(shù)是對微小孔類(lèi)零件有效的精密加工手段。磨粒流精密研拋技術(shù)可加快國防工業(yè)和航空航天業(yè)的現代化進(jìn)程,獲得更高性能更高質(zhì)量的武器裝備和航天器。

 

研究表明,隨著(zhù)入口速度的增大,顆粒與零件表面的摩擦與碰撞作用更為劇烈,顆粒動(dòng)能轉化為切削能,提高了材料的去除率;當顆粒碰撞應力小于材料極限應力時(shí),材料只發(fā)生塑性變形,當碰撞應力大于材料極限應力時(shí),才會(huì )發(fā)生材料去除,同時(shí)提高了磨粒流精密研拋效率。

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磨粒流


試驗發(fā)現,點(diǎn)膠頭微小孔表面粗糙度隨著(zhù)入口速度的增大而顯著(zhù)降低,表面粗糙度Ra 值由磨粒流加工前的2.03 μm 降低到磨粒流加工后的0.65 μm,經(jīng)磨粒流加工表面變得光滑平整。

研究結果表明,在磨粒流光整加工過(guò)程中,主要運動(dòng)為顆粒與毛刺的碰撞和剪切,流體只是作為一個(gè)載體,引導顆粒的運動(dòng),進(jìn)而對壁面進(jìn)行拋光。

該文結果對固液兩相磨粒流精密研拋微小孔研究具有重要的學(xué)術(shù)意義、工業(yè)價(jià)值和社會(huì )效益。


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