导　　师： 王成勇

学科专业： H0201

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 微磨料浆体射流抛光技术是在磨料水射流加工技术的基础上发展起来的一种新型特种精密加工技术。其具有易控制、切削力小、自动清除碎屑、无热变形、无污染、磨料重复使用率高、加工柔性高、能加工各种材料且不受工件几何形状限制等特点,特别是在复杂微小零件表面和较长长径比的型腔表面加工方面,具有独特优势。本文首先介绍了微磨料浆体射流抛光技术的国内外研究现状,然后制定了一系列实验方案,对微磨料浆体射流特性、微磨料浆体射流加工形貌特征和微磨料浆体射流抛光工艺与机理进行了深入研究。最后在相关研究结论指导下对微磨料浆体射流修形工艺进行了探索,提出了相应的修复思想与理论。本文主要结论如下：(1)在微磨料浆体射流的射流特性研究方面：微磨料浆体射流加速主要分为管道内加速、喷嘴内加速和空气中加速；不同入射角下,射流冲蚀中心区域以及碰撞后在工件表面形成的水膜形状不同。正向冲蚀力随着射流入射角的增大而逐渐成抛物线的方式增长,最大正向冲蚀力出现在90。入射角；射流切向冲蚀力随入射角增大逐渐增大,达到最大值后又逐渐减小,最大切向冲蚀力出现在25°入射角；射流水平冲击力最大值出现在距离射流中心区域5mm附近；射流冲蚀力都存在波动现象。(2)在微磨料浆体射流加工形貌特征方面：当入射角为90°时,冲蚀加工区域呈比较规则的圆环状,加工区域截面像两个连着的扁平双“W”形状；入射角为60。时,先接触到射流的区域呈现出“新月形”,抛光区域整体似典型的“马蹄形”,截面曲线为“W”形状；入射角为30°时,冲蚀加工区域似“音叉”形状,冲蚀孔整体像椭圆形的“叶片形”,截面曲线为“V”形状。喷嘴切向移动抛光去除较均匀,深度较深,横向移动抛光去除不均匀但是有效去除面积较大。抛光前表面有比较明显的划痕和蚀坑,抛光后工件表面光滑,几乎没有宏观划痕。抛光前工件表面粗糙度Ra=0.3068μm, Rz=2.6646μm,抛光半小时后,抛光后Ra=0.1628μm, Rz=1.3612μm,工件表面质量得到明显的改善。(3)在微磨料浆体射流抛光工艺与机理方面：喷射压力、进给速度对平面抛光时材料去除深度的作用最大；磨料种类、进给速度对表面粗糙度(Ra)的作用最大。入射角为25°左右时大部分的磨料颗粒接触角对工件的材料去除最为有利；当颗粒以较小接触角冲蚀工件时,大部分颗粒对工件起剪切作用；颗粒外表面的尖角和“刀刃”在材料去除中起了很大作用,只有当它们被磨钝后,颗粒才会较小或失去继续去除材料的能力,而颗粒通过断裂或破裂来不断更新表面的尖角和“刀刃”,这大大提高了颗粒的重复使用性。对比玻璃和模具钢工件冲蚀区域表面形貌,初步判断塑性材料的材料去除中塑性去除占主要部分,而脆性材料的去除全部是脆性去除的。(4)在微磨料浆体射流修形工艺方面：磨料种类、喷射压力对冲蚀孔材料去除体积的作用最大。各种走刀方式下加工出直线形貌各有特点。在非90°的入射角时,喷嘴横移加工后直线宽度较宽,深度较浅,沿着喷嘴移动中心线不对称；切向移动时则相反,加工后直线宽度较窄,深度较深,沿着喷嘴移动的中心线对称。当修复区域比较小时,可以使喷嘴静止对着需要修复的区域进行冲蚀修复；缺陷是一条直线或几何规则曲线时,可使喷嘴以一定的进给速度沿着需要修复的曲线运动,从而完成修复；当划痕较深或是不规则曲线划痕,要对曲线周围的区域进行修复；较大区域面的修复问题可以分区域进行修复,中间部分采用平而抛光的方式,而过渡区域采用过渡加工策略修复。由于掩膜的存在,射流流动受阻,流向改变,冲蚀孔区域也发生改变；金属材料掩膜材料较硬,容易对工件表面造成划伤。有掩膜的区域,材料未被去除,可以通过添加掩膜的方法来获得所需的修复形状。入射角为90°时,工件和掩膜交界处过渡完好,几乎不存在加工盲区；而入射角为30°时,背对射流的一段区域未被加工,存在加工盲区。

关 键 词： 微磨料浆体 射流 抛光 加工机理 修形工艺

分 类 号： [TG664;TG580.692]

领　　域： [金属学及工艺]