力热耦合作用下钛合金微结构表面高效创成的磨削方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51605024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Micro structures can give the components surface of titanium alloy the physical characteristics of drag reduction, wear resistant and fatigue resistance, which can improve their application performance under the specific working conditions. In the project, the method of high efficient generation using grinding is proposed to obtain the micro structures surface of titanium alloy. This method can machine the micro structures surface and the macro profile of component at the same time. The involved investigative fundamental topics include mechanism of material removal, principle of micro structures surface generation, surface integrity of component and so on. The model of material removal is created to describe titanium alloy micro structures surface for non-uniform material removal volume. The influenced tendency is exposed to indicate the effect of coupling mechanical-thermal on the physical behavior of contact interface of abrasive and workpiece. The mechanisms of the parametric association between ordering grinding wheel and processing is deeply investigated for the generation of micro structures surface. The wear pattern and its evolution effect of electroplated CBN grinding wheel are also discussed in this project. The effect of grinding wheel topology and grinding process on the machining accuracy and surface integrity was analyzed. The following scientific problems are paid main attentions in this project: the dynamic transfer law for cutting behavior of abrasive grain under multi-source constraints; the effect of coupling mechanical-thermal on the surface integrity of ground workpiece, which provides the support for efficient generation of titanium alloy micro structures surface. Based on the requirement of generating of micro structures surface, the theory and method of designing ordering wheel surface and planning processing parameters are given, which can provide the theory support for generating the micro structures surface of titanium alloy using grinding.
微结构可赋予钛合金表面层减阻、耐磨、抗疲劳等物理特性,提高零件在特定服役环境中的使用性能。本项目提出钛合金微结构表面高效创成的磨削方法,可兼顾零件微观成性创成及宏观成形加工,围绕材料去除机理、微结构表面形成机制、表面完整性等方面开展基础科学研究,建立钛合金磨削表面非均匀材料去除量的数学模型,揭示力热耦合作用对磨粒与材料接触界面物理行为的影响规律,探索有序性砂轮形貌特征与磨削工艺对微结构表面创成的协同作用机制,研究电镀CBN砂轮磨损形式及其演化效应,分析砂轮形貌、磨削工艺对微结构表面创成精度及表面完整性的影响规律;重点解决多源约束下磨粒切削行为特征的动态传递规律、力热强耦合作用对零件表面完整性的影响机制等关键科学问题,借助磨削过程实现钛合金微结构表面的高效创成;形成涉及微结构表面特征的有序性砂轮形貌设计与工艺参数规划理论和方法,为钛合金微结构表面磨削的高效创成提供理论支撑。

结项摘要

微结构可赋予零件表面层减阻、耐磨、抗疲劳等物理特性,提高零件在特定服役环境中的使用性能。本项目提出微结构表面高效创成的磨削方法,可兼顾零件微观成性创成及宏观成形加工,围绕材料去除机理、微结构表面形成机制、表面完整性等方面开展基础科学研究。提出了有序化规则型砂轮形貌的生成方法,针对普通磨料砂轮和超硬砂轮,形成了砂轮形貌生成的修整路径规划或电镀流程;揭示了典型微结构表面的磨削创成工艺,面向筋条类、凹坑类、凸台类微结构表面,获得砂轮修整导程为60~240 μm、砂轮/工件速比为18、聚集系数为0.5、磨削深度为0.15 mm等关键工艺参数参考值,得到了上述工艺参数变化对微结构排布尺度、密度的影响规律。揭示了微结构磨削表面成形中力热影响因素,筋条表面面积占比不易超过30%,凹坑类微结构在表面分布越均匀,磨削产生的力和热越低,在规划凹坑类微结构时,应将不均匀率控制在20%以下,以同时满足磨削效率与质量。得到了微结构工件表面粗糙度、残余应力分布规律,磨削表面粗糙度随进给速度、修整深度的增大而增大,随转速比的增大而减小;工件表层至深度0.4 mm以内为拉应力,微结构特征越分布越均匀,其形成拉应力影响层越小。微结构表面试件的疲劳循环次数呈现降低的趋势,但结构特征分布均匀性愈好,其表面层疲劳强度受到的影响愈低;凹坑、筋条微结构表面的摩擦力低于光滑表面摩擦力值,凹坑结构表现出的摩擦力最低。形成了有关微结构应用和加工的学术论文、发明专利等成果。在完成项目研究内容的基础上,形成兼具零件宏观成形加工与微结构表面创成的砂轮型面结构、形貌特性设计与工艺参数规划的理论和方法。同时,项目研究过程中,将微结构呈现的优异服役性能引至钢轨表面,开始研究规则化钢轨纹理对摩擦、磨损、接触疲劳方面的影响,有效拓展了微结构的加工方法和应用领域。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effects of dressed wheel topography on patterned surface textures and grinding force
修整砂轮形貌对图案表面纹理和磨削力的影响
  • DOI:
    10.1007/s00170-017-0647-9
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu Yueming;Gong Sheng;Li Jianyong;Cao Jianguo
  • 通讯作者:
    Cao Jianguo
面向钢轨目标廓形的多砂带磨削作业打磨模式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国铁道科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘月明;赫思尧;丁召伦;王慧;李建勇
  • 通讯作者:
    李建勇

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其他文献

微铣削力在高速微尺度加工中的实验研究与分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张金峰;巩亚东;张永震;刘月明
  • 通讯作者:
    刘月明
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利用直波登管横向应变特性的光纤布拉格光栅高灵敏度压力传感系统
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Key Engineering Materials
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  • 作者:
    焦明星;赵恩国;刘月明;祁瑞利
  • 通讯作者:
    祁瑞利
人新基因EOLA1研究快讯
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    刘月明
  • 通讯作者:
    刘月明
磨粒叶序排布电镀砂轮磨削力的仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
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    --
  • 作者:
    张超;王军;吕玉山;刘月明
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    刘月明
超高速点磨削几何模型参数的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    制造技术与机床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘月明;刘玉娇;巩亚东
  • 通讯作者:
    巩亚东

其他文献

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刘月明的其他基金

高寒铁路钢轨的超硬结构化砂带形性控制磨削及白层抑制研究
  • 批准号:
    52275399
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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    2022
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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