金属材料电火花加工熔池动力学行为及其微观机理与影响规律研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905311
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Lower removal rate of the molten material and thicker molten-resolidified layer are the bottlenecks restricting the development of electrical discharge machining (EDM). The fundamental reason is that the removal force acting on the molten pool is not enough to remove most of the molten material in the discharge process. Thus, studying the dynamic behavior of the molten pool is the key to solve the above bottlenecks. Firstly, a high-speed camera, which can filter out the plasma, is used to observe the movement of the molten pool. Combining theoretical analysis results of the forces acting on the molten pool, the relationship between the forces acting on the molten pool and the molten pool movement is built. Then, this project utilizes the coupled FE/CGMD (Finite Element/Coarse Grained Molecular Dynamics) method to accomplish the trans-scale simulation of EDM process, which can reveal the influential mechanisms of the forces acting on the molten pool on the movement of the molten pool from the micro level. Furthermore, based on the above researches, the influential laws of the external conditions on both the forces acting on the molten pool and the movement of the molten pool are investigated through the observation of the molten pool. Also, the key theory that the external conditions can affect the forces acting on the molten pool and the movement of the molten pool is built. Lastly, based on the above key theory, the research on the regulation of the movement of the molten pool is carried out. The final goal is to improve the removal rate of the molten material by enhancing the removal process of the molten material. We intend to make breakthroughs in the key theory of high removal and low residue of the molten material, which can lay a theoretical foundation for the research of new methods and techniques of EDM. This study is important for promoting further development of EDM technology.
较低的熔融材料蚀除率和较厚的熔融再凝固层是制约电火花加工技术发展的瓶颈,其根本原因是放电过程中作用于熔池上的蚀除力不足以将大部分熔融材料蚀除,因此开展熔池动力学行为的研究是解决上述瓶颈的关键突破口。首先,采用可过滤掉等离子体的高速摄影装置实现对熔池运动的观测,结合熔池受力的理论分析结果揭示熔池运动与熔池受力之间的关系。其次,通过耦合有限元与粗粒化分子动力学的方法实现电火花加工过程的跨尺度模拟,从微观层面揭示熔池所受作用力对熔池运动的作用机理。基于上述研究,通过熔池观测研究外界条件对熔池受力与熔池运动的影响规律,建立可通过外界条件影响熔池受力与熔池运动的关键理论。最后,基于上述关键理论,开展熔池运动的调控研究,通过增强熔融材料蚀除运动来提高熔融材料蚀除率。本研究将在熔融材料高蚀除和低残留的关键理论上产生突破,为电火花加工新方法与新工艺的研究奠定理论基础,对推动电火花加工技术发展具有重要意义。

结项摘要

本项目针对电火花加工较低的熔融材料蚀除率和较厚的熔融再凝固层问题,开展了熔池动力学行为的基础研究。主要工作内容和研究结论如下,(1)搭建了单脉冲放电过程的高速可视化实验装置,对放电过程中放电等离子体的形成过程以及动态行为进行了观测研究,并研究了外界条件对放电等离子体运动的影响规律。对放电过程中熔池的运动以及熔融材料的蚀除过程进行了观测,研究并揭示了熔池的动态行为。(2)建立了单脉冲放电过程的大尺度分子动力学仿真模型,研究了放电过程中熔池的演变过程和熔融材料的蚀除过程以及熔融再凝固层的形成过程,揭示了熔融材料的蚀除驱动力,研究了外界条件对熔池动态行为和熔融材料蚀除过程的影响机理,揭示了熔池运动与熔池受力的关系。(3)建立了单脉冲放电过程的热-流耦合多物理场仿真模型,实现了放电过程中熔池动态行为的模拟,研究了外界条件对熔池运动的影响规律与机理,揭示了熔池运动与熔池受力的关系。(4)提出了基于高低电流复合脉冲放电的高效蚀除方法,搭建了高低电流复合脉冲放电实验装置,开展了单脉冲放电实验,证实了复合电流波形放电的材料去除量比相同放电能量下的方波脉冲提高了70%,并进行了连续脉冲放电铣削加工实验,证实了该方法在提高电火花加工速度方面的有效性。本项目为电火花加工高蚀除和低残留的新方法与新工艺研究奠定理论基础,对推动电火花加工技术发展具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Influence of thermal stress on material removal of Cf_SiC composite in EDM
热应力对Cf_SiC复合材料电火花加工材料去除的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.12.022
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xiaoming Yue;Qi Li;Xiaodong Yang
  • 通讯作者:
    Xiaodong Yang
电火花加工过程高速摄影研究综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电加工与模具
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳晓明;杨晓冬
  • 通讯作者:
    杨晓冬
Novel methods for high-speed observation of material removal and molten pool movement in EDM
高速观察电火花加工中材料去除和熔池运动的新方法
  • DOI:
    10.1016/j.precisioneng.2020.07.009
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Precision Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaoming Yue;Xiaodong Yang;Qi Li;Xiaohui Li
  • 通讯作者:
    Xiaohui Li
EDM milling based on a 6-DOF serial robot
基于六自由度串联机器人的电火花铣削
  • DOI:
    10.1007/s00170-022-10275-3
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yue Xiaoming
  • 通讯作者:
    Yue Xiaoming
Electrochemical micromachining of micro hole using micro drill with non-conductive mask on the machined surface
使用加工表面上带有非导电掩模的微钻对微孔进行电化学微加工
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2020.09.077
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MANUFACTURING PROCESSES
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zou, Hang;Yue, Xiaoming;Zhang, Shiyi
  • 通讯作者:
    Zhang, Shiyi

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其他文献

Effect of the pretreatment with H2O2 on the oxidation of Shenfu coal with NaOCl
H2O2预处理对神府煤NaOCl氧化的影响
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳方景;宗志敏;赵炜;魏贤勇;路瑶;卿宇;朱影;李莉;吕洁;孙兵;岳晓明
  • 通讯作者:
    岳晓明
放電加工の放電痕形成の熱流体解析と直接観察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    電気加工技術
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨晓冬;李其;岳晓明;唐佳静;李晓惠
  • 通讯作者:
    李晓惠
The effect of the pretreatment with H2O2 on the oxidation of Shenfu coal with NaOCl
H2O2预处理对NaOCl氧化神府煤的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱影;李莉;李莉;吕洁;吕洁;孙兵;孙兵;岳晓明;岳晓明
  • 通讯作者:
    岳晓明
物理化学两步活化法制备煤基活性炭电极材料
  • DOI:
    10.13247/j.cnki.jcumt.000711
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国矿业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    岳晓明;张双全
  • 通讯作者:
    张双全
Structural features of condensed aromatic species in Geting bituminous coal
烟煤中稠合芳烃的结构特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects
  • 影响因子:
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  • 作者:
    卿宇;魏贤勇;吕璟慧;柳方景;岳晓明;宗志敏;赵炜
  • 通讯作者:
    赵炜

其他文献

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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

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          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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