关键词： 纤维增强热塑性复合材料   界面增强方法   金属表面处理   激光加工   微结构  

摘要： 综述了纤维增强热塑性复合材料/金属界面连接机制和界面调控的国内外研究动态,涵盖粘附和机械结合两种机制。简要概述了粘附机制的主要结合力类型,探讨了粘附机制下连接界面轻度较差的原因;重点关注了机械方法、化学方法、金属表面增材处理和激光加工4类机械结合界面调控方法,其中化学方法的使用会对环境造成一定危害,且难以精确控制微结构的形貌尺寸。而金属表面增材制备微观结构的方法目前还存在难以实现完全锚固且易变形造成应力集中的问题。利用高能量密度激光对金属表面进行粗化、清洗以及引入化学基团,可以在毫米、微米和纳米等不同尺度下调控微结构形貌,对接头强度的改善效果远高于喷砂、喷丸、砂纸打磨、铣削加工等机械方法。同时,超快脉冲激光与材料相互作用时间极短,热影响小,能加工出跨尺度复合结构,相比于其他金属表面处理方式,超快激光表面处理能更大程度上提高接头强度。

关键词： 超疏水   延迟结冰   光热除冰   三维多孔  

摘要： 结冰对人类的日常生活和工业应用造成巨大的危害,而超疏水表面因其不消耗外部能量即能有效地用于防除冰而受到人们的特别关注;提出一种使用乙醇辅助飞秒激光制备三维多孔超疏水表面的方法,并研究其在不同激光加工参数下的性能。制备的三维多孔结构可以将照射在超薄镍箔表面的太阳光有效吸收,其太阳照射饱和温度是裸镍表面的1.36倍,可有效地提高光热除冰效率。此外,该结构在材料表面会形成一层稳定的气膜,使其具有优异的超疏水性能。这种简单快速的三维多孔超疏水表面制备方法,将在防除冰、光电子、物理和化学等领域展现广阔的应用前景。

关键词： 难加工材料   特种加工   镍基高温合金   超精密加工   精密模具   高强韧   硬脆材料   辅助加工  

摘要： 难加工材料(包括镍基高温合金/钛合金等高强韧材料、工程陶瓷等硬脆材料、兼具高硬度与高强韧特性的金属基/陶瓷基/树脂基复合材料)的切削、磨削、特种加工是先进制造技术、高端装备等领域的重要组成。难加工材料的高表面完整性加工难题成为了不可回避的技术瓶颈,限制了其在航空航天、精密模具、海工装备、轨道交通等领域应用。多能场辅助加工技术是解决以上技术难题的必然选择。近年来,国内外学者围绕多能场辅助加工尝试了多种新兴技术,包括超声波辅助切磨削、低温辅助切磨削、激光辅助切磨削及特种加工、电场/磁场辅助精密及超精密加工、静电辅助切磨削、纳米流体增强加工等复合增效技术。

关键词： 硬质合金刀具   超快激光   能流密度   表面形貌   元素成分  

摘要： 聚焦于硬质合金皮秒激光加工表面成分变化特性,研究了不同激光能流密度对硬质合金表面形貌、粗糙度、材料去除特性和化学成分的影响,重点讨论了烧结WC-Co硬质合金在皮秒激光加工前后的表面特性,获得不同能流密度激光与WC-Co材料的作用机制,结果表明,在低能流密度下,激光与WC-Co的作用机制主要是浅表层熔化机制,属于激光抛光,在WC-Co刀具激光加工中可用作精加工工序;在高能流密度下,激光与WC-Co的作用机制主要在材料深度方向稳定去除,在WC-Co刀具激光加工中可用作粗加工工序。本研究为WC-Co刀具的激光加工提供了理论参考和数据支持。

关键词： 航天复合材料   芳纶纤维   环氧树脂   紫外飞秒激光   去除阈值   孵化效应  

摘要： 针对Kevlar 49/4211芳纶纤维/环氧树脂复合材料的紫外飞秒激光（343nm，260fs）加工阈值和形貌特性进行了研究。通过面积外延法测算了芳纶纤维复合材料(Aramid fiber reinforced polymer，AFRP)中树脂基体、增强纤维以及复合材料整体的激光去除阈值及阈值孵化效应，并预测了三者的单脉冲去除阈值；分析了入射能量通量与等效入射激光脉冲数量对材料加工边缘质量的影响规律。结果表明，Kevlar 49芳纶纤维的紫外飞秒激光去除阈值和阈值孵化系数在不同脉冲数作用下均低于4211环氧树脂，AFRP整体的等效去除阈值介于树脂和芳纶纤维之间。选择4211树脂阈值若干倍的入射通量与100个以上等效脉冲数的紫外飞秒激光，采用原位叩击打孔或循环扫描切割的方法，能够获得入口宽度均匀、边缘整齐、材料准均质化去除的加工形貌，从而有效提高航天AFRP产品的加工精度与质量，满足其高性能制造需求。

关键词： 线上线下混合式教学模式   “激光加工实训”课程   实践教学   金工实训  

摘要： 金工实训教学存在着实训课时少、实训设备不足、学生对理论知识理解不深刻等问题。针对此现状,文章构建了融入工程教育专业认证和质量管理体系理论的线上线下混合式教学模式,优化了成绩评价体系并融入课程思政,同时,在“激光加工实训”课程中开展了实践教学。实践教学结果表明,这种混合式教学模式深受学生和教师的欢迎,得到了师生的一致好评。该教学模式不仅增强了学生的自主学习能力、动手能力和交流能力,培养了学生的团队意识,而且丰富了教师的教学手段,提升了教师的信息化处理能力,进而大幅度提升了实训教学效果。

关键词： 电火花加工(EDM)   EDM区域识别   EDM电极设计   UG二次开发  

摘要： 提出了一种基于几何特征分析的电火花加工(EDM)区域自动识别算法。首先,基于凹边邻接图识别模具中的凹区域,基于表面法向识别凹区域底面并进行投影,然后基于底面投影轮廓的凹凸分界点对复杂凹区域进行分割与整合,并基于4类基本特征对底面投影轮廓进行分析,从而识别电火花加工区域,最后提出了3类造型方法实现了电极的自动造型。基于UGOpen实现所提算法,使用实际工程模具进行了测试,验证了算法的可行性。

关键词： 电火花加工   方形电极   电极修正   电极直线度  

摘要： 针对电火花精修方孔所用窄长铜条电极机械加工精度和表面质量差、成品率低的问题,提出一种电极修正方法,开展方形电极修正试验。对机加工电极进行检测后,对锥度小于0.02 mm,直线度小于0.05 mm的不合格电极开展电极修正试验,使电极直线度提高至0.02 mm,最后采用研磨夹具对电极进行精磨,使电极直线度小于0.01 mm,表面粗糙度小于Ra1.6μm。结果表明,对电极进行修正及精磨,方形电极的直线度与表面质量得到提高,可满足精密方形电极的要求,电极合格率提高至60%以上。运用合格电极开展方孔电火花精修试验,方孔拐角精度和表面质量得到极大提高。方孔最小圆角半径为0.04 mm,加工锥度为0.03 mm,表面粗糙度为Ra2.219μm。

关键词： 特种加工技术   航空航天   产学研用   难切削材料   制造强国   江苏苏州   创新驱动发展战略   科技成果转移转化  

摘要： 航空航天是实施创新驱动发展战略的重要领域,是建设制造强国的重要支撑,受到了国家的高度重视。该领域有大量零件或构件采用难切削材料制成,并且形状复杂、结构特殊、加工要求高,是特种加工技术重要的“用武之地”。为加强产学研用交流,加快科技成果转移转化,推动特种加工技术在航空航天领域更好地应用,中国机械工程学会特种加工分会拟于2024年10月下旬在江苏苏州举办2024年航空航天特种加工技术论坛。

关键词： 激光加工   皮秒激光   表面微结构制备  

摘要： 皮秒激光是指脉冲宽度在皮秒量级的激光,具有“冷加工”、高脉冲能量、高功率密度等特点,可以对多种材料进行高精度的微细加工,广泛应用于航空航天、精密仪器、生物医学等领域。皮秒激光对材料的加工可以分为微孔加工、切割划线、表面微结构制备。综述皮秒激光在材料蚀除、金属着色、亲疏水表面、特殊晶体等材料表面微结构制备中的原理及应用,探讨其优势及存在的问题,并展望今后可能的发展方向。