激光增材制造金刚石工具的研究现状与展望

摘要:金刚石拥有极高的硬度和优良的耐磨性,由其作为磨粒制作的金刚石工具在硬脆难加工材料的高效、精密加工方面具有不可替代的作用。然而,随着新型硬脆材料的推广应用及现代精密加工需求的不断提高,亟需开发形状复杂化、结构精细化和性能高端化的金刚石工具。与传统制造技术相比,激光增材制造技术从原理上突破传统工具的结构设计和制造模式,可实现复杂形状、微小尺寸、超薄厚度金刚石工具的精密成形,受到国内外研究者的高度关注。检索了对近几年国内外有关激光增材制造金刚石工具的文献报道,综述了金属基金刚石工具、树脂基金刚石工具的激光增材制造技术与工艺,最后指出激光增材制造金刚石工具研究现状存在的不足,同时展望了未来研究方向,为激光增材制造金刚石工具的研究和应用提供参考,推动超硬材料工具制造技术的革新与发展。

金属粘结剂喷射3D打印的影响因素及其应用进展

摘要:粘结剂喷射3D打印(binder jet 3D printing,BJ3DP)是一种无熔化、高效率、低成本的金属增材制造技术,近年来在复杂结构、大尺寸、高精度构件制造中展现出了巨大的应用潜力。相比激光熔化等工艺,BJ3DP具有材料适应性强、工艺温度低、无残余应力等优势,适用于热敏性或易氧化金属材料。总结了金属BJ3DP打印构件的影响因素,包括粉末特性、打印参数、脱脂/烧结工艺等,重点介绍了铁基、镍基、镁基、铝基、高熵合金等合金在BJ3DP 成形过程中的物相、微观组织与性能。最后,简要概述了目前存在的问题及未来的发展趋势。

超声珩磨光整加工技术研究综述

摘要:超声珩磨具有加工效率高、表面质量优、适用材料广等优点,广泛应用于高精度、低损伤复杂孔类结构零部件的精密加工。在国防装备制造领域,发动机关键零部件对表面完整性与服役性能的要求严格,超声珩磨技术逐步发展为超声珩磨光整加工技术。针对薄壁缸套、阀体、齿轮等零部件精加工存在的问题,首先概述了超声珩磨光整加工技术的原理与发展历程;接着,详细分析了超声珩磨磨粒冲击作用、空化作用、声流作用协同下的多角度材料加工去除机理;然后,总结了该技术的实验工艺参数组合优化研究、工件的表面质量评价指标与超声珩磨光整加工表面网纹织构一体化优势;最后,针对超声珩磨光整加工技术领域的未来研究方向作出思考与展望。

工程机械用钢前沿生产技术(一)

摘要:工程机械行业近年来发展迅猛,带动了上游钢铁行业在工程机械用钢生产方面的技术进步。我国钢铁企业基于工程机械行业的迫切需求,与高校和科研院所联合,开发出系列关键共性技术:(1)针对特厚规格钢板生产中面临的压缩比不足问题,开发出液芯大压下技术和“温控-形变”耦合轧制工艺,促进变形向钢板中心渗透、改善了其心部缩孔、疏松缺陷;(2)开发出超快冷技术,实现了工程机械用钢组织和性能在线调控;(3)开发出极薄、特厚规格离线淬火装置,解决了厚板冷却能力不足、薄板板形不良等热处理瓶颈问题;(4)开发出薄与极薄规格钢板在线热处理工艺和装备,实现了工程机械用钢的绿色化生产;(5)运用数字化手段,基于热轧过程极为丰富的大数据,解决了工程机械用钢生产中稳定性不足的问题。介绍了以上关键共性技术及其应用,实现了高强、高韧、特厚、极薄等各类工程机械用钢的批量稳定生产。此外,还介绍了我国典型工程机械用钢产品的研发历程,分析了国内知名钢企在工程机械用钢开发和推广过程中的高性能化和品牌化战略路线,探讨了工程机械用钢全生命周期循环利用策略。通过“产、学、研、制、用”协同攻关合作,我国钢铁企业开发出满足工程机械关键原材料制造需求的各类钢铁材料,促进了相关行业发展,提升了我国工程机械行业的国际竞争力。

超疏水表面加工技术及耐磨性能研究进展

摘要:当前制备的超疏水表面耐磨性能普遍较差,因而其在各领域的应用受到限制。研究表明微纳结构和低表面能是实现功能表面超疏水性能的关键因素,因此,首先基于超疏水表面作用机制,对超疏水表面织构进行了归纳,旨在通过优化表面织构来解决微纳结构易磨损难题;然后对超疏水表面加工技术进行了梳理总结,从成本和效率两个方面分析了降低表面能的措施,为拓展超疏水表面加工体系提供思路;进而详细总结了超疏水表面耐磨性的分析手段,并阐述了提高超疏水表面耐磨性的方法;最后,展望了耐磨性超疏水表面的未来发展前景,以期推动超疏水表面在工程中的大规模应用。

滚动轴承摩擦学简论

摘要:滚动轴承摩擦学是摩擦学的一个典型专业研究领域。在滚动轴承的发展历程中,摩擦学始终是其技术体系中重要的基础理论与关键核心技术之一,尤其是在节能减碳的当代,其主导作用更加突出。简述了有关滚动轴承摩擦学的发展历史及里程碑事件,提炼了滚动轴承的摩擦、磨损与润滑的摩擦学特性,介绍了摩擦学设计与应用在滚动轴承中所取得的主要成果,列举了滚动轴承摩擦学的研究方向及热点课题。同时指出,滚动轴承摩擦学的研究呈现散发状、碎片化的现状,如何将有关滚动轴承摩擦学的理论学说与工程经验集成起来,搭建一个系统而完整的滚动轴承摩擦学知识体系框架,对于促进轴承工业的科技进步与创新,具有十分重要的意义。

有限元数值模拟在增材制造领域的研究及应用现状

摘要:增材制造是一种新兴的材料成形技术,其成形过程为典型的非平衡凝固过程,涉及复杂的温度、热力、相变等物理现象,使用传统方法难以对增材制造过程中物理量的变化进行测量和分析。将有限元数值模拟技术应用于增材制造中,可以很好地对加工过程和结果进行计算和预测,提高增材工艺研究开发效率,并降低成本。从有限元数值模拟方法、有限元数值模拟软件介绍和在增材制造领域的应用现状3 个方面进行综述,分析了有限元数值模拟技术在增材制造领域优势与局限性,并对未来发展趋势进行展望。

压气机叶片高性能切削加工技术研究进展

摘要:新一代高推重比航空发动机对压气机叶片的抗疲劳制造技术提出了更高要求。切削加工作为叶片减材制造的重要手段,在保证叶片几何精度的同时直接影响叶片表面完整性。大量研究表明叶片表面完整性与其疲劳性能紧密相关。当前叶片的主要金属材料为轻质高强的钛合金和高温合金,但由于钛合金和高温合金是典型的受力热影响显著的材料,加之切削加工过程中存在十分复杂的力-热能场,其耦合作用对叶片表面完整性的影响十分巨大。因此,为探明压气机叶片高性能切削加工技术的发展方向,首先分析了压气机叶片型面的发展历程和切削加工叶片疲劳失效的原因;其次,分别针对光滑表面叶片和仿生表面叶片对高性能切削加工技术的国内外研究现状进行了调研和梳理;最后,总结了叶片高性能切削加工中存在的问题,并对压气机叶片高性能切削加工研究的未来发展趋势进行了展望。为实现面向抗疲劳性能优化的航空发动机压气机叶片切削加工提供了一定的发展趋势参考。

微动磨蚀及表面防护技术回顾

摘要:系统讨论了微动磨损及其与腐蚀耦合的失效机理和表面防护技术,为提高机械零部件的可靠性和延长使用寿命提供理论支持和实践指导。重点分析了固体自润滑涂层、液体润滑膜、树脂基涂层等低摩擦表面技术在减轻微动磨损方面的应用效果及其作用机理,并且对比了一系列微动磨损与腐蚀防护技术的利与弊,揭示了防护手段对腐蚀磨损性能的优化机理。此外,还讨论了低摩擦表面腐蚀防护设计的策略,包括基于表面工程的正向设计和基于失效分析的逆向推演,并对耐磨蚀涂层设计进行了深入探讨。最后,总结了微动磨蚀防护技术的研究进展,并对其未来的发展方向进行了展望。通过以上综合性的研究和分析,为提高机械零部件在复杂工况下的耐磨性和抗腐蚀能力提供了重要的理论依据和技术参考。

带式输送机不停机更换托辊机器人研究与应用

摘要:针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不停机更换托辊理论研究,利用SolidWorks软件建立机器人三维实体模型,并对行走机构、姿态调整平台、伸缩支撑平台、拆装机械手参数进行优化。通过ANSYS Workbench软件对支撑平台和皮带举升机构进行有限元分析,伸缩支撑平台采用滑轨式结构,滑轨在悬臂和举升额定载荷下应力分别为15.647MPa和66.395MPa,最大变形位移出现在额定载荷条件下,位移为1.0742mm。皮带举升机构选用剪叉式结构,额定举升时最大应力为152.82MPa,最大位移为0.7331mm。依据设计参数加工机器人样机,以功率为64kW 的柴油发动机为动力,通过液压马达驱动履带行走,速度范围在3~8km/h,姿态调整平台可实现升降高度0~357mm、俯仰角度±15°、侧倾角度-4°~7°、旋转角度-10°~20°、横移范围0~400mm、纵移范围0~350mm,多级伸缩机构采用组合滑轨方式实现平台0~2.1m 伸缩,采用五自由度机械手可实现对不同位置托辊进行拆装。通过地面及井下试验测试对机器人样机的行走、姿态调整、举升皮带、拆装托辊功能进行试验验证,结果表明:机器人在主平硐狭窄巷道行驶通过性良好,伸缩支撑平台在输送机不停机状态下举升皮带最大高度为241mm,为机械手拆装不同位置托辊提供足够操作空间以达到设计性能要求,研究带式输送机不停机更换托辊机器人可为煤矿带式输送机维修提供新途径。