浙江工业大学超精密加工研究中心
- 作品数：24 被引量：80H指数：6
- 相关作者：胡涤新更多>>
- 相关机构：合肥工业大学材料科学与工程学院杭州职业技术学院友嘉机电学院衢州学院机械工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金浙江省自然科学基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程金属学及工艺一般工业技术理学更多>>
- 核聚变堆用钨表面超精密抛光的研究现状与趋势被引量：4
- 2020年
- 钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。
- 陈泓谕袁巨龙吕冰海罗来马吴玉程
- 关键词：钨
- 基于流体自激的磨料水射流加工仿真与实验
- 2022年
- 针对先进陶瓷材料的高效、精密加工,提出了一种基于流体自激的新型磨料水射流加工方法——自激振荡磨料水射流加工(SEO-AWJM)。采用ANSYS Fluent大涡模拟模型进行了流体仿真,仿真结果表明:当入口流速为135 m/s,腔长为4 mm时,下游喷嘴出口脉冲率最大达到28.47%。射流束的脉冲特性使得工件表面停滞层周期性变化,从而获得更高的峰值壁面剪切力,且该力在工件表面往复移动。通过SEO-AWJM实验,调节腔室长度获得最佳流体自激效果并对氮化硅基片进行加工。实验结果表明:定点加工10 min,使用磨料水射流加工去除最大深度为7.5μm,使用SEO-AWJM去除最大深度为9.4μm。初始表面粗糙度Ra为108.9 nm,磨料水射流加工6次后,Ra达到稳定值47.9 nm,SEO-AWJM加工4次后,Ra达到稳定值51.3 nm。
- 邓乾发邓乾发袁巨龙吕冰海袁巨龙王旭
- 关键词：自激振荡磨料射流陶瓷
- 自激脉冲特性磨料水射流浸没式抛光数值分析与有效性实验验证
- 2022年
- 目的提高磨料水射流在浸没环境中的加工能力,研究流体自激脉冲特性对磨料水射流抛光的影响。方法提出一种基于流体自激脉冲特性的磨料水射流浸没式抛光方法,简称浸没式自激振荡磨料水射抛光(Submerged Self-excited Oscillation Abrasive Water Jet Polishing,SSEO-AWJP),利用腔室特定边界条件,使磨料水射流获得自激脉冲特性,使其在水中获得更好的加工性能。首先利用数值模拟分析自激脉冲射流在浸没环境下的流体状态;之后研究喷嘴与工件的轴向距离和入射角度对加工表面受力的影响;最后搭建SSEO-AWJP加工实验平台,进行氮化硅抛光对比实验,以验证流体自激脉冲特性对提高浸没环境中磨料水射抛光能力的有效性。结果SSEO-AWJP射流束在液体中以脉冲的形式存在,并具有更好的保持性。当射流束冲击工件时,其脉冲特性破坏了工件表面停滞层的稳定性,使得峰值壁面剪切力Pfm在工件表面往复移动并增大,以实现材料的高效去除。氮化硅表面抛光实验表明,相同条件下,定点加工25 min,浸没式磨料水射流抛光加工区域的最大去除深度为6.86μm,SSEO-AWJP加工区域的最大深度为17.30μm。浸没式磨料水射流加工14次后,粗糙度Ra稳定在35.7 nm;SSEO-AWJP加工5次后,Ra稳定在48.8 nm。使用SSEO-AWJP加工的工件,其表面粗糙度的下降速度始终大于磨料水射流,但是受磨粒动能影响,相同条件下,SSEO-AWJP的表面粗糙度会更高,而使用更细的磨料,可以令两种方法加工后的表面质量更加接近。结论通过数值模拟与实验分析验证了SSEO-AWJP的有效性,利用自激脉冲特性可以实现磨料水射流在浸没环境下达到高效加工的目的。
- 邓乾发邓乾发吕冰海厉淦吕冰海袁巨龙
- 关键词：自激振荡磨料射流抛光
- 力流变抛光技术被引量：2
- 2022年
- 针对高质量复杂曲面抛光效率低下的难题,提出了力流变抛光技术,通过调控非牛顿流体抛光液在剪切应力作用下的非线性流变特性以及抛光液流场参数,调节抛光液与被抛光表面间的剪切应力,在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除。实验研究了力流变抛光技术的工艺特点,结果表明抛光速度、磨料浓度越高,材料去除率越高,抛光表面粗糙度也越小,但抛光液质量分数一定时,抛光表面质量受磨料粒度的影响较弱,且材料去除率随磨粒粒径增大而减小。对石英半球谐振子、硬质合金螺纹梳刀、钽酸锂基片力流变抛光的结果表明,在不需外加辅助物理场条件下,能够实现金属、玻璃、硬质合金、晶体等材料的平面、回转面及复杂曲面的高效超精密抛光,其具有广阔的应用前景。
- 袁巨龙王金虎吕冰海王旭杭伟
- 关键词：非牛顿流体剪切应力抛光
- 大尺寸圆柱滚子力流变抛光试验
- 2023年
- 为提升大尺寸圆柱滚子抛光加工的表面质量,对其表面进行力流变抛光试验,利用力流变抛光液在高剪切速率下的剪切增稠特性形成贴合滚子表面的“柔性固着磨具”,对滚子表面进行柔性抛光,通过分析抛光槽转速、磨粒浓度和磨粒平均粒径对工件表面粗糙度的影响优选试验参数。结果表明:磨粒Al_(2)O_(3)平均粒径为4.5μm,磨粒质量分数为15%,抛光槽转速为65 r/min,工件倾斜角度为10°,力流变抛光90 min的条件下,圆柱滚子滚动面的平均表面粗糙度值由初始的(128.7±2.5)nm降低至(9.8±1.1)nm,端面的平均表面粗糙度值由初始的(134.5±2.7)nm降低至(9.4±1.3)nm,验证了力流变抛光可以有效提高大尺寸圆柱滚子的表面质量。
- 杨居儒吕冰海傅琳周雨袁巨龙
- 关键词：滚动轴承圆柱滚子轴承抛光表面粗糙度
- 碳化硅晶圆的表面/亚表面损伤研究进展
- 2023年
- 表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料,在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗,在4H-SiC衬底加工过程中引入的表面/亚表面损伤均严重影响材料性能、同质外延薄膜性质,以及器件性能和可靠性。本文将重点介绍4H-SiC晶片在切片、减薄、研磨、抛光等各个加工环节中表面/亚表面损伤的形成和去除机制,基于4H-SiC晶圆表面/亚表面损伤的检测方法,综述亚表面损伤的形貌和表征参量,并简单介绍三种常见的亚表面损伤的消除方法,分析其技术优势和发展瓶颈,对去除亚表面损伤工艺的发展趋势进行了展望。
- 李国峰陈泓谕杭伟韩学峰袁巨龙皮孝东皮孝东王蓉
- 关键词：半导体4H-SIC
- 激光三角法位移测量多项式拟合及误差修正被引量：12
- 2021年
- 基于非接触高测量精度、便于使用等特点,激光三角法测距在科研和工业生产实践中已获得了广泛的应用。位移测量是通过激光斑在成像光敏面上的位移来决定的,在不同的应用中两者之间多项式拟合的参数选择也往往不同,选择合适的多项式,实现快速、高精度测量对不同的应用有很重要的意义。本文针对激光三角法位移测量被测面位移量y与成像光斑在光敏面上位移量x之间的非线性关系,系统分析了y作为x的函数用多项式拟合过程中的误差来源,实验搭建了一台小型激光三角位移传感器,根据实验测量数据,验证了搭建的激光三角位移测量装置满足Scheimflug条件,根据实验测量值和多项式拟合计算的位移值,定义了一个评判拟合质量的质量因子Q,通过计算Q,确定了最佳多项式拟合。
- 王成武陆惠宗吴俊杰孙爱西屠明亮
- 关键词：多项式拟合误差分析
- 滚动轴承工作表面超精密加工技术研究现状被引量：14
- 2019年
- 滚动轴承的工作表面包括套圈滚道表面和滚动体表面,其表面质量直接影响轴承的精度和性能。对滚动轴承工作表面超精密加工技术的发展概况和最新研究进展进行了介绍和分析,为进一步探索在线电解磨削、电化学磨削、双电解磨削和力流变抛光等技术在轴承加工中的重点应用提供参考。
- 王旭赵萍吕冰海袁巨龙
- 关键词：轴承套圈滚动体超精密加工
- 圆柱曲面剪切增稠抛光材料去除函数仿真与实验研究被引量：5
- 2019年
- 目的通过有限元仿真方法获得圆柱曲面周围压强场和速度场的分布,结合实验结果拟合得到修正系数,从而建立圆柱曲面剪切增稠抛光(STP)的材料去除函数。方法运用计算流体动力学仿真软件CFX,对圆柱曲面STP过程的抛光液流动进行仿真,通过对比工件所受作用力的仿真值与实验测量值,求得流体流变特性修正系数Kv,再根据仿真得到的圆柱曲面表面压强场和抛光液速度场,基于Preston方程建立圆柱曲面STP的材料去除函数。以不锈钢316圆柱曲面为抛光实验对象,通过去除率测量结果拟合得到材料去除函数系数。结果计算得出流体流变特性修正系数Kv=40.1,修正后,仿真模型的压力输出值与实验测量值的误差为4.7%。计算得到Preston方程去除函数的方程系数Kc=28.85。材料去除函数在整个圆柱曲面呈现近似正弦函数的分布规律,与抛光速度呈指数函数关系。抛光仿真和实验结果有着较好的吻合,误差在5%以内,表明了仿真模型的有效性。结论通过CFX仿真,可以很好地揭示剪切增稠抛光过程中圆柱曲面表面压强场和速度场的分布规律,并基于Preston方程建立材料去除函数,这种剪切增稠抛光去除函数的建立方法,不仅仅适用于规则的圆柱体,也适合其他形状工件剪切增稠抛光去除函数的建立。
- 陈士豪吕冰海贺乾坤杨易彬邵琦宋志龙袁巨龙
- 关键词：有限元仿真去除函数
- 基于自激振荡脉冲特性的磨粒流抛光不锈钢细管内壁的仿真与实验研究被引量：8
- 2019年
- 目的解决传统抛光方法对细管件或微孔内表面抛光困难的问题。方法提出一种基于自激振荡脉冲特性的磨粒流抛光方法。利用自激振荡腔,使磨粒流产生振荡脉冲,实现对细管件或微孔内壁高效抛光。建立自激振荡脉冲磨粒流流体区域的数学模型,并通过数值仿真计算获得自激振荡腔体的结构参数d2/d1和L/D以及过渡角β。搭建实验平台,实验验证了自激振荡脉冲特性磨粒流抛光方法的有效性。结果不锈钢细管件的抛光结果表明,加工12 h后,不锈钢细管件内壁的粗糙度Ra从480 nm降到50 nm,内壁面轮廓无明显的单向性纹理;14 h后,不锈钢细管内壁有明显镜面效果。而无振荡腔的情况下需要磨粒流抛光14 h,管件内壁表面粗糙度才达到55 nm,壁面轮廓存在明显的磨粒流抛光流动方向的纹路。结论通过仿真和实验证明了自激振荡脉冲效应抛光方法(SOAFP)的有效性。此外,在本实验条件下,自激振荡腔体的结构参数d2/d1=1.6、L/D=0.5和过渡角β=60°时,抛光效率和抛光后表面质量最佳。
- 邓乾发邓乾发袁巨龙周辉袁巨龙Duc-Nam Nguyen
- 关键词：内表面抛光
