关键词： 柴油机   活塞环   表面织构   激光加工   摩擦   润滑  

摘要： 内燃机的活塞环承担着密封气体、润滑与刮油、传热冷却等重要作用,又承受着缸内高温高压燃气的冲击及腐蚀等较为恶劣服役工况的考验。润滑、摩擦、磨损与密封性问题一直是活塞环研究与技术发展核心问题,且随着内燃机节能与排放控制的不断严格,对于活塞环的技术提升需求日益突出。随着摩擦副表面织构技术的兴起,因具有改善摩擦副表面润滑性能,并有效减小摩擦的潜在优势,其在活塞环上的应用不断受到关注。故而,对于内燃机织构化活塞环的润滑摩擦理论及试验应用的探索研究,有利于推动高性能新型活塞环的发展与技术进步。本文以某柴油机的第一道活塞环为研究对象,建立了表面织构化活塞环-缸套系统混合润滑理论模型。首先阐述了织构化活塞环的改善润滑降低摩擦性能的理论机理,研究发现,当活塞环在缸套表面滑动时,存储在这些织构中的润滑油,其流量和流向均发生突变,在微观上产生局部不均匀压力分布,从而在宏观上累积形成流体动压效应,在缸套与活塞环之间产生具有一定厚度和承载能力的动压润滑油膜。进而分析了活塞环圆形、矩形、椭圆型三种典型织构形式之间的润滑摩擦性能差异,其中圆形织构在整个计算循环内都具有良好的减摩效果,而椭圆形织构的减摩效果相对较差。其次,以圆形织构为对象,分析了不同织构参数对活塞环润滑性能的影响规律,并进行了活塞环织构的参数优化研究。结果发现,各参数中,凹坑深度的影响最大,直径次之,面积占有率的影响最小。在此基础上,进一步展开变深度织构的数值理论分析研究,与同一深度织构相比,变深度织构的润滑性能颇具优势,可同时满足行程中部区域与上止点附近不同工作环境的润滑摩擦要求;而“两端深中间浅”相比“两端浅中间深”的深度布置方式,具有更优的润滑摩擦性能,究其原因,系储存于深坑中的润滑油随运动表面进入了浅坑,体积从大到小形成挤压作用,具备类似宏观桶面环的动压效应。在项目组激光表面织构加工技术基础上,为满足变深度织构型活塞环的加工要求,进行了活塞环的激光织构加工工艺优化研究。首先进行活塞环镀铬表面激光试加工,确定表面镀铬和激光加工的顺序,其次进行激光工艺试验以确定激光加工参数与织构结构参数的对应关系,其后完成变深度和同一深度方案镀铬表面活塞环的激光加工。最后,进行了激光微织构活塞环的装机倒拖摩擦学性能试验研究,结果显示,文中提出的变深度织构矩形环具有更优的综合润滑摩擦性能。高速条件下,同一深度织构矩形环的倒拖摩擦扭矩低于原机桶面型活塞环,在转速为2100r/min时降幅最大,达2.88%,而在低速工况条件下,织构活塞环的摩擦扭矩高于原机。而变深度织构方案矩形环,相比于原机桶面环,中高速范围内均能呈现出更优的摩擦性能,在转速2100r/min时出现摩擦扭矩最低点,最大降幅6.12%;低速时的摩擦扭矩与原机相当。

关键词： 激光加工   除尘排烟装置  

摘要： 激光加工加工过程中产生烟尘，如果不适当处理，会对操作人员健康产生影响，会对周围的环境造成污染。因此，为了保证工作人员的健康和环境不受污染，激光加工装置中就有了附加的除尘排烟装置，也相应地产生了这方面的专利技术。

关键词： 激光加工   碳纤维表面处理   碳纤维/聚碳酸酯复合材料   力学性能   CBT  

摘要： 本论文主要研究碳纤维/聚碳酸酯复合材料的制备及其性能表征。本文利用激光扫描加工法制备碳纤维/聚碳酸酯复合材料,其原理是碳纤维具有良好的光热转化性能,其热量可以将相连接的部位熔化并在外部施加的压力的条件下完成试样焊接。在实验过程中,激光束照射到指定部位时,激光透过聚碳酸酯,照射到碳纤维上,碳纤维将其吸收并转化成大量的热传递给上下两层的聚碳酸酯,当温度达到聚碳酸酯熔点时,聚碳酸酯熔融,随着激光光束的移走,该区域的温度降低,聚碳酸酯凝固,并在气流提供压紧力的条件下,完成与碳纤维的复合。激光加工技术作为当代新技术的代表,具有投资小、灵活性高、生产周期短、效率高、可连续生产等优点,把激光加工技术应用到复合材料领域中,将会带来广阔的发展前景,所以利用激光扫描加工法制备复合材料对复合材料的发展有着重要的实际应用意义。复合材料的性能与增强相和基体的结合好坏有着重要关系。为了减小此因素的影响,本文对碳纤维进行了一些预处理操作。碳纤维在出厂前,表面会附着一些杂质,影响碳纤维的浸润性,所以本文通过计算失重率、比表面积以及观察SEM图,选定了最佳的清洗试剂即1:1乙醇+丙酮。为了进一步改善复合材料的力学性能,通过查阅资料,碳纤维的氧化处理可以增强其浸润效果。本文采取了空气氧化和液相氧化的方法,通过XRD图谱分析,两种氧化方法没有改变碳纤维的原本结构,根据FTIR图谱和SEM图,液相氧化可以较大幅度的提高碳纤维的表面粗糙度,增加碳纤维表面的活性官能团,利于与树脂更好的复合。通过复合材料的力学性能测试,经过氧化处理的复合材料的强度要明显强于未处理的,其中性能最佳的处理条件是3h的液相氧化处理,相比未处理的复合材料,其拉伸强度提高了28.86%,弯曲强度提高了67.94%。在耐湿热性以及热稳定性等方面,同样验证了以上结论。通过观察复合材料的断口微观图,经过3h液相氧化处理的碳纤维复合材料的SEM图,碳纤维周围浸满了树脂,并且在力学性能测试后,未发现脱丝现象,说明碳纤维与树脂已较好的结合,形成了良好的界面。根据以上分析可知,碳纤维经过3h的液相氧化处理后,该复合材料的性能最佳。为了进一步提高复合材料的力学性能,将碳纤维进行CBT溶液预浸处理,CBT在一定温度下,会像水一样流动,可以降低聚碳酸酯的粘度改善流动性,使碳纤维浸润充分。通过力学性能测试,相比经过3h液相氧化处理的复合材料其拉伸强度提高了10.39%,弯曲强度提高了4.08%。

关键词： 征订启事   模具制造   技术刊物   维修经验   增材制造   特种加工  

摘要： 《电加工与模具》是我国特种加工和模具制造领域国内外公开发行的专业性技术刊物,以促进特种加工和模具制造领域科研、生产、教学的发展,推动行业的技术进步,提高广大读者的理论和业务水平为宗旨。《电加工与模具》主要报道内容为:特种加工(包括电火花加工、电化学/电解加工、超声加工、激光与高能束流加工、增材制造)和模具制造领域的设计研究成果、工艺应用技术、使用维修经验、产品开发信息和行业发展动态。

关键词： 电火花加工   放电诱导雾化烧蚀   深型孔   高效   重熔层  

摘要： 深型孔加工是机械加工中的一种重要加工需求。随着科学技术的进步,产品的更新换代周期越来越短,新型高硬度、高强度难加工材料的深孔零件不断出现,无论是对深孔加工效率、加工的质量,还是加工成本都提出了更高的要求。电火花加工具有不受制于工件材料物理力学性能(硬度、强度等)、无机械切削力等特点而适合于难切削材料、特殊及复杂形状零件的加工。然而电火花加工的蚀除能量受制于脉冲电源的能量输出,材料蚀除效率较低。另外,排屑困难也是制约电火花加工在大深径比深孔加工方面应用的关键因素。为此,本文提出了放电诱导雾化烧蚀深型孔加工技术,其采用“水基——氧气”均匀混合形成的雾化介质作为工作介质。首先改变了蚀除材料的能量来源,蚀除材料的能量来源主要从脉冲放电能量变换为材料自身燃烧所释放的化学能;其次借助工作介质流的高压以及极间的“爆炸”效果促进排屑,从而达到了大深径比加工深型孔的目的。本文的主要研究工作如下:(1)设计并构建了“水基——氧气”均匀混合的雾化装置以及专用的放电诱导雾化烧蚀深型孔加工系统。可以根据加工需求在线调节氧气和水的压力、氧气通断时间比,为试验的开展提供了系统保障。(2)对放电诱导雾化烧蚀加工的机理进行了深入分析,研究了其宏观特性与微观特性,建立了极间雾化介质击穿模型,分析了放电诱导雾化烧蚀加工的能量来源。(3)对模具钢Cr12分别进行了相同电参数条件下常规电火花、放电诱导雾化烧蚀、间歇烧蚀深型孔加工的对比试验。结果表明:间歇烧蚀加工,电极内孔易堵塞导致氧气无法正常通入加工区域而无法稳定持续加工,加工深度有限。放电诱导雾化烧蚀加工的效率约为常规电火花加工的5.45倍,电极质量相对损耗较常规电火花加工降低了82%,同时还获得了良好的表面质量和加工精度。(4)采用放电诱导雾化烧蚀加工对模具钢Cr12进行了工艺规律试验研究。分析了电参数以及非电参数对烧蚀加工特性(材料蚀除率、电极体积相对损耗)的影响规律,主要的影响参数有峰值电流、脉宽、雾化介质压力以及氧气通断时间比。结果表明:放电能量增大,材料蚀除率升高,电极体积相对损耗下降;雾化介质压力和氧气通断时间比的增大使放电区域氧气浓度增加,燃烧氧化反应强度提升,材料蚀除率也随之增大。(5)针对减小放电诱导雾化烧蚀加工表面重熔层的问题,提出了“雾化烧蚀-电解”复合放电加工方法,采用“电解液——氧气”均匀混合形成的雾化介质作为工作介质,并进行了理论分析研究和特性试验。研究发现,其典型的加工过程包含放电点金属受热活化、表面金属氧化、表层金属氧化受阻、内部基体金属快速氧化和加工表面重熔层微电解5个阶段;其加工状态分为非正常放电(短路)、微电解、火花放电、雾化烧蚀-电解以及雾化烧蚀5类。相对于雾化烧蚀加工,其拐角圆弧半径尺寸降低了44.3%,表面重熔层厚度降低了42.9%。

关键词： 电火花加工   电解加工   金属小孔   再铸层  

摘要： 微小孔在航空航天、国防、机械、仪器仪表、电子工业等行业中有着广泛的应用,但现有的微小孔加工方法都存在着一定的不足之处。本文应用电火花电解复合加工方法进行金属微小孔加工,提高微小孔加工表面质量以及去除微小孔表面再铸层。本论文主要完成以下工作：进行了电火花工作液压力和电极导向装置位置的仿真,根据仿真结果对工作液压力和电极导向装置的位置进行了调整；进行了电火花加工试验,并选出了最佳加工参数。研究比较了两种不同直径下加工参数对小孔直径和再铸层宽度影响的规律,选出了各自直径下最佳加工参数：0.5mm直径电极下,峰值电流为2A、脉冲宽度为150μs时,小孔直径为0.653mm,再铸层平均宽度42.7μm；1.0mm直径电极加工下,峰值电流为4A、脉冲宽度为70μs时,小孔直径为1.200mm,再铸层平均宽度为19.7μm；结合电火花加工中选出的最佳加工参数,进行了电解加工试验。选择不同加工参数进行电解加工,研究微小孔扩孔量及再铸层去除情况。试验表明,电解加工对再铸层的去除有显著的效果。以在电极直径1.0mm加工出的小孔为例,在电火花峰值电流为4A,脉冲宽度为70μs加工后,电解加工直流电源电压为5V,加工时间为3min时,小孔表面较为光滑平整,无再铸层。

关键词： 激光加工技术   机械制造业   重要性  

摘要： 本文首先介绍了激光加工技术的起源和工作原理，然后介绍了我国激光技术的发展情况，最后阐述了激光技术在工业中的应用。

摘要： 现如今,激光加工已经成为加工领域中的一种常用技术,尤其是智能制造浪潮到来的时候,给了激光加工加速发展的动力。如何利用自动化手段及智能加工模式更好地帮助用户优化工艺流程、更低成本高效率地进行加工制造,是目前激光加工领域面临的课题。激光加工市场日趋成熟,速度、精度等容易量化的指标已经不再被作为激光加工设备之间形成对抗的指标。现在,人们更注重自动化、功能性等更高的技术层面,这一点在前不久举办的国际板材加工技术展览会上得到了充分的展示。首先体现的是对自动化的需求,比如

关键词： laser processing   laser   linear motor   automation   motion control   servo motor   LabVIEW   SoftMotion   solar cell   CIGS  

摘要： The main goal of this thesis work was to develop a control system for a laser processing system to perform various scribing and marking tasks. This system includes the motion control of a multi-axial platform for the workpiece and a separate vertical axis for the laser scan head, the control of the scan head to perform scribing tasks and the control and communication with the laser source to set the various parameters. The program was implemented in National Instruments LabVIEW development environment. Before the development of the program, a suitable multi-axial linear motor system for the movement of the workpiece and a servo motor for the vertical movement of the scan head had to be researched and acquired. First, the interfaces to communicate to the different devices were implemented. The servo drives are communicated via EtherCAT fieldbus, the laser via serial port and the scan head with a special RTC4 card. Then, the program was developed so that the system is automated and the different parts work together in synchronization to perform the desired scribing tasks, such as CIGS solar cells scribing. In the end, a program was developed which combines the communication of all of the components into one program, increases the automation level of the system and makes all the components work in synchronization with each other to allow scribing and marking.

关键词： 激光打孔   响应面法   喷油器微孔   不锈钢  

摘要： 近年来,越来越多的零件对于微孔的质量要求越来越高,传统式的加工方法已经无法满足当前微孔加工的要求。而激光加工因其特有的优势可以满足许多微孔加工的特殊要求,因此它已成为微孔加工中最为人们所重视的加工方法。由于光纤激光器具有能量密度高、聚焦特性好、热影响区域小、光束质量好的特点,理论上能打出孔径小、孔形轮廓不错的孔,但是目前并没有得到广泛应用。本文就以喷油器微孔为研究对象,进行光纤激光加工微孔试验,研究光纤激光对喷油器微孔的加工特性,通过响应面法进行优化分析,获得最优加工工艺参数,用于指导应用,在光纤激光器的应用以及喷油器微孔加工方面都具有重要意义。本文最初剖析了激光微孔加工的机理,详细介绍了激光与材料的相互作用过程以及激光打孔方式的特点。根据喷油器微孔打孔要求,运用三维软件对微孔加工设备进行理论设计研究,针对喷油器喷油板的斜孔要求设计了专门的一套夹具,并根据理论设计对激光微孔加工设备进行实际搭建,并将该设备进行以下实验研究。接着,重点是通过响应面法对激光试验加工微孔的加工工艺参数进行优化分析。首先,基于单因素试验法,利用QCW150准连续光纤激光器对SUS304不锈钢进行微孔加工试验。通过试验研究初步分析了影响微孔加工质量(孔径和孔深)的工艺参数:脉冲能量、激光脉宽、离焦量和重复频率。然后,根据单因素试验结果分析,选择对微孔加工质量影响比较明显的工艺参数(脉冲能量、激光脉宽和离焦量)进行正交试验分析。通过正交试验方差分析初步优化了论文试验目标要求的加工工艺参数,同时选择了目标孔径的数学式作为下步响应面分析的试验指标。最后,借助于Design-Expert软件对试验参数及结果进行响应面法分析,得到处理结果图形,并通过建模分析和图形得到激光加工喷油器微孔的最优参数(或区域)。论文既从理论上分析了激光加工微孔作用的机理,又通过喷油器微孔激光加工试验进行试验数据分析,重要的是得出了试验所用光纤激光器能打出最好的喷油器微孔孔径参数(或区域)。这种数据处理方法同时也为今后的喷油器微孔激光加工工艺参数的优化提供了一种新的可行性分析方法借鉴。