磨料水射流声液耦合动力学特性及其加工生物陶瓷技术研究

发布时间：2024-07-05 05:27

　　由于微细磨料水射流加工技术具有切削力小、无材料选择性、加工柔性高等诸多优点,而成为一种有效获得高面形精度及高表面质量零件的加工手段。然而在传统的磨料水射流加工过程中,工件表面层的水垫降低了磨料水射流对靶材的冲击压力,影响了硬脆材料的加工效率。为了提高磨料水射流的加工能力,本文提出了一种声液耦合微细磨料水射流加工技术,将声能与射流动能在喷嘴内充分耦合,利用超声振动激励微细磨料水射流,强化射流脉动强度,增强微细磨料水射流的冲蚀性能。主要研究内容包含以下几个方面:研制了声液耦合微细磨料水射流加工装置并研究了声液耦合动力学特性;探究了声液耦合微细磨料水射流的加工机理及硬脆性生物陶瓷材料去除机理;通过实验研究了各工艺因素对生物陶瓷工件表面粗糙度及冲蚀深度的影响规律,并优化工艺参数。具体研究内容如下:(1)研制了声液耦合微细磨料水射流加工装置。磨料供给采用前混合式。超声喷嘴装置是该加工系统的关键,设计了圆柱-圆锥-圆柱三段复合型变幅杆,并将其安装于喷嘴内部,其末端振动直接作用于微细磨料水射流。通过ANSYS软件对变幅杆进行模态及谐响应分析,确定所设计的变幅杆具有合适的尺寸参数及工作性能。(2)研究...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超声加工系统的组成

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论61.22.2221.5121.22.42.4112511sin4PπvvV=δ+ρδRvαEE(1.7)剪切变形去除量为：2.42o122.42o1sin23sin18.58cos18.524PPmvαααPV=mvαα>P(1.8)式中，δ为....

图1.2生物陶瓷材料的分类Fig.1.2Classificationofbioceramicmaterials

山东理工大学硕士学位论文第一章绪论91.3生物陶瓷零件加工技术的研究现状1.3.1概述近几十年，生物陶瓷材料迅速发展，已经被广泛应用于人造关节、骨骼修复和医学检测等方面。如图1.2所示，按其生物性能，生物陶瓷材料可分为两类：生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷。图1.2生物陶瓷材料的分类F....

图2.1声液耦合微细磨料水射流加工系统

山东理工大学硕士学位论文第二章声液耦合微细磨料水射流加工装置设计12第二章声液耦合微细磨料水射流加工装置设计2.1声液耦合微细磨料水射流加工系统概述图2.1为声液耦合微细磨料水射流加工系统，包括增压装置、磨料浆体供给装置、五轴运动及控制系统和超声喷嘴等装置。磨料供给采用前混合式，....

图2.2超声喷嘴装置

山东理工大学硕士学位论文第二章声液耦合微细磨料水射流加工装置设计13正弦信号，功率范围为0~900W。超声换能器由六片钛酸钡压电陶瓷组成。变幅杆输出端产生高频、大振幅纵向振动来调制磨料水射流。超声喷嘴的内部结构如图2.3所示，变幅杆安装在喷嘴内部，变幅杆末端直接作用于磨料水射流，....

本文编号：4001110