微磨料气射流加工技术及其发展(下)

讲师风采
李全来
讲师
讲师简介:
李全来,讲师,工学博士,2004年7月毕业于山东大学机械工程学院,获学士薛伟,机械设计制造及其自动化专业;2010年6月到北京工商大学材料与机械工程学院任教。主要研究方向为现金知道技术和微磨料气射流加……
视频简介:
与其它的加工技术相比,微磨料空气射流加工具有环境友好、易于控制、无热影响区、切口质量好等优点。介绍了此技术的基本加工原理、特点以及加工过程中的影响因素,论述了微磨料空气射流加工的材料冲蚀机理和切口特征。李全来讲师用自己的PPT在为大家分析微磨气射流的同时还为大家说明了学术论文拟写的时候需要注意的事项已经遇到问题时应该用什么样的方法去解决它。
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  经过我对于大量的冲蚀凹坑的观察,我对于冲蚀痕迹主要分成了三种,三大类,一个是凹坑型的,就是这种形状。第二种就是这种划痕型的。第三种就是尺度比较小的这种微点坑。从这个我们可以看出来,就是说这两个差别还是比较大的,一个是比较形成圆形,这个就是长条形的。 对于这种我们,对于每一种可以再具体进行一个详细的去分析,因为你的论文里面必然有一些理论的东西,你单纯做实验没有多大价值。 这部分是刚才的凹坑型的冲蚀痕迹,第一类。这种它的特点就是成了比较圆的形状。它实际上我认为是由于比较钝的模粒作用产生的,比较圆一些的球冲击在工件表面会形成这样的痕迹。这个底面是比较粗糙的,它实际上是因为你这个模粒作用在它这个表面上之后,由于工件表面承受压应力的作用,它会形成很多微小裂纹,这些微小裂纹它扩展之后交汇,然后形成一个裂纹网,使材料去除。那你这个裂纹网必然不会在一个平面上,所以它必然是不光滑的一个底面。 这个我不知道大家有没有做过,维氏压痕实验,这个和维氏压痕实验形成的痕迹是非常接近的。它的特点一个就是中间这部分,中间这部分跟这个不一样,它不是圆形的,而且形成三角形或者某一种,有尖角的不规则的形状。这几条裂纹我们按照压痕断裂力学里边的理论来说,它属于径向裂纹。你看它是辐射状的情况,而且是在表面的辐射状情况。我们把它的定义为径向裂纹。这是第二类的特点。它因为非常像我们的维氏压痕实验里的裂纹,所以我用那个理念对裂纹的谐和进行分析。实际上我认为是由于模粒作用在工件表面之后,模粒和工件表面作用的一些位置会产生热力集中,热力集中导致我材料超过了它的强度极限,出现了一些裂纹。 这一类是和前面那两类差别还是比较大,它形成的是一个贝壳状的裂纹。贝壳状裂纹我们看,它实际上两部分,一部分这实际上我认为是一个作用点,就相当于模粒撞的位置,这部分很光滑,光滑在这里面我们认为它是解理断裂面。它的裂纹的谐和过程实际上我们可以用这样的一个理论来看,这个实际上是压痕断裂力学里面一个比较经典的模型。它的实际上“+”表示在加载过程中,“-”表示在卸载过程中。在加载过程中实际上最初的时候,我的材料肯定是弹性变形,随着我加载过程的继续,超过我材料的趋附极限之后,就会出现一定的塑性变形。这个塑性变形随着我加载继续增加,塑性变形区域会越来越大,叫刚塑性核有跟个刚体一样。力再大之后,会在下部形成一定的裂纹,这个裂纹叫做中位裂纹。你看它是从中间形成的,而且向下扩展。我如果继续加载,这个中位裂纹会,这个塑性的区域面积会越来越大,体积会越来越大,同是中位裂纹的扩展深度也会越深。那好,紧接着下一步我就开始卸载了,因为我模粒作用的过程,它在撞击之后可能会反弹,所以会出现一个卸载过程。在卸载的过程,这个作用力会变小,这样的话,因为我刚才中位裂纹是由于压的时候这个力比较大把它硬挤开了,所以我在卸载的时候,这个中位裂纹会闭合。 然后继续卸载的时候,我们知道在塑性区的周围必然会有弹性区,因为塑性区的产生是由于超过了它的趋附极限,它的材料都是先产生弹性变形,如果力再大的话它会产生塑性变形。在塑性区的周围会有弹性变形。我这个力卸载之后,我塑性区这部分不能再变形了,它恢复不了了。而它周围的这个材料是弹性变形的,它要恢复。这样的话这两者就不匹配了,就不协调。 失调之后在这个地方硬撕开产生一个裂纹,这个裂纹叫做侧向裂纹。这个侧向裂纹它的特点,就是它喜欢往表面扩展。也就是说逐渐往工件表面扩展,之后一旦扩展到工件表面之后,你整个这一部分材料都被去除了,就跟个半饼状的,跟个饼一样的,直接剥落出去。它跟我们刚才见到的这个,它的机理,我认为是一致的。也就是说在作用过程中,刚开始的时候也是形成一个弹性变形区,然后塑性核,然后在卸载过程中由于弹塑性失配,导致侧向裂纹的扩展,然后扩展到了表面,然后整个这一片材料都去除了,形成这样一个贝壳状的凹坑。 它为什么很光滑呢?就是因为我们用的是单晶体材料。单晶体材料断裂往往喜欢沿着某一个解理面,沿着某一个晶面断裂,所以它必然光滑。 你这个也能看到黑色的,暗色的条纹,而且这个条纹还不连续的,它实际上是解理台阶。也就是说我这个晶体材料它沿着一个面断,开裂,开裂完之后,因为刚才咱们说了,它往表面扩展,它扩展的时候不是很连续的扩展,它要穿越这个一个表面,到下一个解理面,因为这个解理面是平行的不同晶相的表面。所以它在穿越的过程中会形成这样一个解理台阶。这是这一类型的。 对于这一类型和它的不同在于,它存在一个径向裂纹,其他地方基本一致,也是有这样一个作用点,就是模粒撞在这个位置上了,然后由于力比较大,那么模粒动能比较大,导致侧向裂纹扩展的长度比较长,达到了工件表面,使这部分材料去除,同时产生了一条径向裂纹,它是这样的一个情况

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