磁场辅助微细磨料水射流拋光陶瓷材料关键技术研究
发布时间：2023-03-20 04:47
微细磨料水射流(Micro Abrasive Water Jet,MAWJ)加工技术由于没有工具磨损、反作用力小、加工柔性高、工件不会产生热变形等特点,具有重要的研究价值和广阔的发展前景。本文在微细磨料水射流加工过程中加入辅助磁场,降低射流的发散程度,提高射流的准直性,使磨料速度增加,进而提高抛光效率。主要研究内容如下:研制了微细磨料水射流辅助磁场发生装置。采用理论计算、数值模拟和试验验证的方法,设计出适合微细磨料水射流加工的磁场发生装置;通过设计磁场线圈的主要参数,数值模拟磁场分布得出相关规律,并进行试验验证。结果表明,所设计磁场线圈在喷嘴轴线附近产生了均匀轴向分布的磁场,因而为磁性磨料在喷嘴内的加速和有序排列提供了积极的外部环境。开展了基于COMSOL Multiphysics数值模拟软件的磁场辅助磨料水射流流场分布规律研究。利用该软件中的流场模块、粒子追踪模块和AC/DC模块对磁场作用下射流流场分布进行数值模拟,并模拟了磁性磨料在射流流场中的运动轨迹。结果表明施加辅助磁场后,射流的扩散明显减弱,集束效果改善,磨料在射流中的运动速度增加了约10%。分析了射流压力、磨料流量、励磁电流...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微细磨料水射流抛光技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 磁场辅助工艺技术发展现状
1.3.1 磁流变抛光工艺
1.3.2 磁射流抛光工艺
1.4 微细磨料水射流抛光技术存在的主要问题
1.5 课题来源与主要研究内容
第二章 磁场辅助MAWJ抛光磁场发生装置的分析设计
2.1 引言
2.2 磁场发生装置的设计
2.2.1 磁场发生装置需求分析
2.2.2 磁场发生装置设计思路
2.2.3 磁场发生装置的组成
2.3 磁场辅助微细磨料水射流抛光磁场的设计
2.3.1 磁场线圈的主要参数计算
2.3.2 励磁线圈的选择
2.3.3 磁场电源的选择
2.4 线圈磁场分布数值模拟
2.4.1 线圈磁场分布数值模拟过程
2.4.2 励磁电流对线圈磁场分布的影响规律
2.5 磁场发生装置磁场强度的测试
2.5.1 磁场发生装置磁场强度测试原理及步骤
2.5.2 磁场发生装置磁场强度测试结果及分析
2.5.3 结论
2.6 本章小结
第三章 磁场辅助MAWJ喷嘴内外流场分布数值模拟
3.1 引言
3.2 多物理场数值模拟理论模型的建立
3.3 多物理场数值模拟几何模型的建立
3.3.1 几何模型
3.3.2 网格划分
3.4 边界参数及多物理场耦合模型的设定
3.4.1 边界参数设置
3.4.2 磨粒运动轨迹计算流程及其参数设置
3.5 多物理场数值模拟结果及其分析
3.5.1 射流压力对喷射效果的影响
3.5.2 励磁电流对喷射效果的影响
3.5.3 磨料流量对喷射效果的影响
3.6 射流聚束稳定性对比分析
3.6.1 磁场强度对射流聚束稳定性的影响
3.6.2 射流聚束稳定性试验验证
3.6.3 试验结果及其分析
3.7 本章小结
第四章 磁场辅助MAWJ抛光陶瓷材料基础试验研究
4.1 引言
4.2 磁场辅助MAWJ抛光试验
4.2.1 试验所需设备介绍
4.2.2 试验所需测试仪器介绍
4.2.3 工件材料介绍
4.2.4 磁性磨料选择
4.3 单因素氧化铝陶瓷材料抛光试验
4.3.1 射流压力对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.2 磁场强度对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.3 磨料流量对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.4 靶距对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.5 磨料粒径对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.4 氧化铝陶瓷材料交互正交试验设计方案选取
4.4.1 交互正交试验法
4.4.2 交互正交试验表设计方案
4.4.3 试验结果及其分析
4.4.4 最佳工艺参数组合验证试验
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.1.1 论文主要研究工作
5.1.2 论文主要创新之处
5.2 展望
参考文献
在校期间公开发表论文、著作及获奖情况
致谢
本文编号：3766718
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 微细磨料水射流抛光技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 磁场辅助工艺技术发展现状
1.3.1 磁流变抛光工艺
1.3.2 磁射流抛光工艺
1.4 微细磨料水射流抛光技术存在的主要问题
1.5 课题来源与主要研究内容
第二章 磁场辅助MAWJ抛光磁场发生装置的分析设计
2.1 引言
2.2 磁场发生装置的设计
2.2.1 磁场发生装置需求分析
2.2.2 磁场发生装置设计思路
2.2.3 磁场发生装置的组成
2.3 磁场辅助微细磨料水射流抛光磁场的设计
2.3.1 磁场线圈的主要参数计算
2.3.2 励磁线圈的选择
2.3.3 磁场电源的选择
2.4 线圈磁场分布数值模拟
2.4.1 线圈磁场分布数值模拟过程
2.4.2 励磁电流对线圈磁场分布的影响规律
2.5 磁场发生装置磁场强度的测试
2.5.1 磁场发生装置磁场强度测试原理及步骤
2.5.2 磁场发生装置磁场强度测试结果及分析
2.5.3 结论
2.6 本章小结
第三章 磁场辅助MAWJ喷嘴内外流场分布数值模拟
3.1 引言
3.2 多物理场数值模拟理论模型的建立
3.3 多物理场数值模拟几何模型的建立
3.3.1 几何模型
3.3.2 网格划分
3.4 边界参数及多物理场耦合模型的设定
3.4.1 边界参数设置
3.4.2 磨粒运动轨迹计算流程及其参数设置
3.5 多物理场数值模拟结果及其分析
3.5.1 射流压力对喷射效果的影响
3.5.2 励磁电流对喷射效果的影响
3.5.3 磨料流量对喷射效果的影响
3.6 射流聚束稳定性对比分析
3.6.1 磁场强度对射流聚束稳定性的影响
3.6.2 射流聚束稳定性试验验证
3.6.3 试验结果及其分析
3.7 本章小结
第四章 磁场辅助MAWJ抛光陶瓷材料基础试验研究
4.1 引言
4.2 磁场辅助MAWJ抛光试验
4.2.1 试验所需设备介绍
4.2.2 试验所需测试仪器介绍
4.2.3 工件材料介绍
4.2.4 磁性磨料选择
4.3 单因素氧化铝陶瓷材料抛光试验
4.3.1 射流压力对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.2 磁场强度对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.3 磨料流量对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.4 靶距对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.3.5 磨料粒径对氧化铝陶瓷片表面粗糙度的影响规律
4.4 氧化铝陶瓷材料交互正交试验设计方案选取
4.4.1 交互正交试验法
4.4.2 交互正交试验表设计方案
4.4.3 试验结果及其分析
4.4.4 最佳工艺参数组合验证试验
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.1.1 论文主要研究工作
5.1.2 论文主要创新之处
5.2 展望
参考文献
在校期间公开发表论文、著作及获奖情况
致谢
本文编号：3766718
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