磨粒线切割中的流体行为研究

发布时间：2023-02-14 19:55

　　近几年来,随着光伏、光电产业的迅猛发展,磨粒线锯切割技术已经成为了脆性材料切片加工的主要方式。在磨粒线切割中,流体具有润滑,冷却加工区域,携带自由磨粒参与加工以及带走废屑等诸多重要作用。目前随着生产领域出现的加工材料尺寸增加、磨粒线锯直径变细、线锯切割速度提高、多线切割替代单线切割等多项挑战,使得线切过程中切割面积更大、锯缝更窄,工况更为复杂,这些对磨粒线切割中的流体行为的研究提出了全新的挑战。本课题针对于磨粒线切割的发展趋势与面临的问题,系统的探究了两种不同供液方式下的流体行为。分别研究了液流供给于锯缝处的供液方式下,液体沿锯缝的铺展行为以及锯切通道内的液体运动行为;以及在液流施加于锯丝上,由运动锯丝带入锯切区域的供液方式,液体在单线切割及多线切割情况下的液体运动行为。论文的主要工作及重要结论如下:(1)论文采用数值仿真为主,实验验证为辅的研究方法,利用CFD软件建立起了线锯在不同切割状态下的仿真物理模型,模型中充分考虑了流体的流动状态以及流体的表面张力、接触角等因素的影响。成功的仿真出了液体沿锯缝铺展行为以及锯切通道中的液体运动行为;通过高速摄像机实验记录了实际加工状态下的液体铺展...

【文章页数】：136 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 流体的作用机理研究
        1.2.2 流体在线切割加工中的行为状态研究
        1.2.3 流体对于线切割热环境的影响
        1.2.4 切削液物理属性的研究
    1.3 研究目的与意义
    1.4 研究内容与技术路线
第2章 磨粒线切割中流体行为的计算流体力学模型的建立
    2.1 几何模型的建立
    2.2 流体物理属性
    2.3 仿真参数
    2.4 控制方程
        2.4.1 湍流模型
        2.4.2 液体状态表征方法
        2.4.3 液体在固体壁面动态接触角的表征方法
    2.5 本章小结
第3章 液体在锯缝内的铺展行为研究
    3.1 仿真及实验方法
        3.1.1 仿真模型及边界条件
        3.1.2 实验方法
        3.1.3 计算模型和求解方法
    3.2 仿真研究结果
        3.2.1 液体进入锯缝铺展的过程
        3.2.2 锯缝宽度的影响
        3.2.3 液体粘度的影响研究
        3.2.4 液体表面张力的影响研究
        3.2.5 入口流速的影响
    3.3 实验验证与结果讨论
        3.3.1 实验验证
        3.3.2 锯缝中的流体铺展对线切加工的影响
        3.3.3 锯缝中液体的受力分析
    3.4 本章小结
第4章 锯切通道内的流体行为研究
    4.1 仿真及实验方法
        4.1.1 仿真模型及边界条件
        4.1.2 实验装置与检测方法
        4.1.3 计算模型与求解方法
    4.2 仿真结果
        4.2.1 走丝速度的影响
        4.2.2 液体物理属性的影响
    4.3 实验验证与结果讨论
        4.3.1 锯切通道内不同液体状态的实验验证
        4.3.2 锯切通道出现不同液体状态的原因
        4.3.3 锯丝上动压力与静压力的波动
        4.3.4 锯缝中的液体状态对线切加工的影响
    4.4 本章小结
第5章 液流施加于锯丝的流体行为研究
    5.1 液体由单根锯丝带入锯切通道内的流体行为研究
        5.1.1 仿真方法
        5.1.2 仿真结果
        5.1.3 单根锯丝条件下的研究结果讨论
    5.2 液体由多根锯丝带入锯切通道内的流体行为研究
        5.2.1 仿真方法
        5.2.2 仿真结果
        5.2.3 多根锯丝条件下的结果讨论
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录 A
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3742915