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力流变工艺对轴承滚道表面质量与精度的影响

中国机械工程 2024年

作者：郭路广戴卓豪王东峰王旭吕冰海袁巨龙浙江工业大学洛阳轴研科技有限公司

目的获得高质量的套圈滚动面形貌，改善形状精度，提高轴承服役性能。方法采用力流变抛光技术，设计了正交实验方案，确认了实验参数范围。研究了力流变加工过程中，抛光速度、磨粒粒径和磨粒浓度对材料去除率(MRR)和表面粗糙度Ra的... 详细信息

目的获得高质量的套圈滚动面形貌，改善形状精度，提高轴承服役性能。方法采用力流变抛光技术，设计了正交实验方案，确认了实验参数范围。研究了力流变加工过程中，抛光速度、磨粒粒径和磨粒浓度对材料去除率(MRR)和表面粗糙度Ra的影响规律。对数据进行信噪比分析，并采用方差分析方法得出了工艺参数对加工结果的影响权重，得到最优的工艺参数。对比了最优参数加工前后套圈的形状精度，并建立了力流变加工模型分析了改善的机理。结果抛光速度对材料去除率和表面粗糙度影响都最为显著，磨粒粒径和浓度相对较低。在最优工艺参数下(抛光盘转速90r/min，磨粒粒径2.5μm，浓度6 wt%)抛光90min，表面粗糙度Ra从初始的322nm下降12.982nm，且方差不超过2.158nm2。圆度从抛光前的平均约3.05μm下降到了平均约1.67μm。仿真模型揭示了形状精度改善的原因是因为凸出部位易形成更高的材料去除率。结论采用优化的力流变抛光工艺，可以有效提高轴承套圈滚道的表面质量和形状精度。本研究证明了力流变抛光技术在提升轴承服役性能的高质量加工提供了一种可行方案。

关键词：力流变抛光轴承套圈超精密加工剪切增稠

Cu/HO类芬顿反应促进钨的高效化学机械抛光(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：陈泓谕王林彭枫沈蒙蒙杭伟 Tufa Habtamu BERI 张惠斌赵军韩云晓吕冰海浙江工业大学材料科学与工程学院浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室阿达玛科学技术大学浙江工业大学机械工程学院

本文将Cu2+/H2O2类芬顿反应应用于化学机械抛光中，以实现钨的高效高质量加工。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见分光光度计和电化学实验等方法研究了钨在抛光过程中的微观结构演变和材料去除率。讨论了钝化行为和材料... 详细信息

本文将Cu2+/H2O2类芬顿反应应用于化学机械抛光中，以实现钨的高效高质量加工。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见分光光度计和电化学实验等方法研究了钨在抛光过程中的微观结构演变和材料去除率。讨论了钝化行为和材料去除机理。结果表明，与单一氧化剂H2O2或Cu(NO3)2相比，使用混合氧化剂H2O2+Cu(NO3)2可以获得更高的抛光效率和表面质量。材料去除率的提高归因于底物与类芬顿反应产生的羟基自由基·OH之间的化学反应将钨快速氧化成WO3。此外，材料去除率和静态腐蚀速率对Cu(NO3)2浓度的变化表现出明显不同的依赖性，而实现抛光效率和表面质量平衡的最佳氧化剂配比为0.5wt.%H2O2+1.0wt.%Cu(NO3)2。

关键词：化学机械抛光钨类芬顿反应羟基自由基材料去除机理

具身理论视角下高职学生工匠精神培养路径研究

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工业技术与职业教育 2024年第2期22卷 82-85页

作者：王洁吕冰海王志强杭州职业技术学院浙江杭州310018 浙江工业大学浙江杭州310014

工匠精神的培养助力国家振兴,作为教育场域中职业精神养成主阵地的高等职业教育义不容辞。教育工作者从多角度切入,研究和实践成果颇丰,但培养现状中也呈现出一定程度的“离身化”“狭义情境化”以及“强制性及形式化”等身心分离问题... 详细信息

工匠精神的培养助力国家振兴,作为教育场域中职业精神养成主阵地的高等职业教育义不容辞。教育工作者从多角度切入,研究和实践成果颇丰,但培养现状中也呈现出一定程度的“离身化”“狭义情境化”以及“强制性及形式化”等身心分离问题。剖析高职学生工匠精神培养中身心分离的现象及其根源,基于具身理论,从认知的具身性、情境性和交互性角度,探索了高职学生工匠精神的培养路径:从学校、专业与师生层面创设工匠精神情境,在日常教学、文化建设与社会实践以及竞赛中开展学生的具身实践,以学生为主体,经由模式、主体与场所保障师生与情境之间显著正向的有效交互,为高职院校提升工匠精神培养效果提供参考。

关键词：具身理论高职学生工匠精神学生主体

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磨粒类型对K9玻璃剪切增稠抛光的影响

表面技术 2022年第11期51卷 337-346,384页

作者：段世祥吕冰海邓乾发浙江工业大学机械工程学院杭州310023

目的采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO_(2)、Al_(2)O_(3)和SiO_(2)等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO_(2)混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛... 详细信息

目的采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光,以工件表面粗糙度Sa为评价指标,研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO_(2)、Al_(2)O_(3)和SiO_(2)等4种单一磨粒,以及金刚石+SiO_(2)混合磨粒,制备了不同的剪切增稠抛光液,并测试其流变特性。以φ20 mm K9玻璃圆片为工件,首先在相同磨粒浓度下,进行4种单一磨粒抛光液的抛光实验,观测在抛光时间不同时工件表面粗糙度Sa的变化情况,比较4种抛光液的抛光效果。然后,对比CeO_(2)抛光液与金刚石+SiO_(2)混合磨粒抛光液的抛光效果,并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果使用CeO_(2)抛光液抛光35 min后,将工件的表面粗糙度Sa从(233.1±15.2)nm降至(1.6±0.2)nm;金刚石抛光液次之,在抛光55 min后工件的表面粗糙度Sa达到(1.86±0.2)nm;Al_(2)O_(3)抛光液的效果相对最差。采用SiO_(2)(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液,在抛光5 min后工件的表面粗糙度Sa比CeO_(2)抛光液的低53.3%;在抛光35 min后,工件的表面粗糙度Sa从(230.7±10.5)nm降至(1.43±0.9)nm。在金刚石(质量分数5%)抛光液中添加不同浓度SiO_(2)磨粒的抛光实验中发现,在抛光初始阶段,抛光效率随着SiO_(2)磨粒浓度的增加而增大。结论CeO_(2)抛光液和SiO_(2)(质量分数10%)+金刚石(质量分数5%)抛光液的抛光效果相对最优,后者在低表面质量时的抛光效率更高。

关键词：剪切增稠抛光 K9玻璃 SiO_(2) CeO_(2) 表面粗糙度

基于损伤区域融合变换的轴承鼓形滚子表面损伤检测方法

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浙江大学学报（工学版） 2023年第5期57卷 1009-1020页

作者：艾青林崔景瑞吕冰海童桐浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江杭州310023

针对鼓形滚子表面损伤检测过程中损伤零件数量少、检测准确率及查准率不高的问题,提出一种基于多样本关键损伤区域融合数据增强的轴承鼓形滚子表面损伤检测方法.搭建鼓形滚子表面损伤特征样本检测装置,采集滚子的工作面侧面图像并将侧... 详细信息

针对鼓形滚子表面损伤检测过程中损伤零件数量少、检测准确率及查准率不高的问题,提出一种基于多样本关键损伤区域融合数据增强的轴承鼓形滚子表面损伤检测方法.搭建鼓形滚子表面损伤特征样本检测装置,采集滚子的工作面侧面图像并将侧面图像作为研究对象,根据样本图像中滚子外圆角分布特点对样本核心检测区域进行裁剪.基于聚类预选框及损伤评估函数,从数据集负样本中筛选合适大小与纵横比的关键损伤区域,对所选区域进行不同的仿射变换并与随机采样的正样本进行融合以生成新的增强样本数据.将经过数据增强处理的图像,输入到检测神经网络中进行检测分类.实验表明,采用数据增强的鼓形滚子表面损伤检测模型在测试集上的准确率为95.2%,查准率为97.7%,经过正样本阈值调整后模型最终的查准率为99.8%.该方法融合不同样本的复杂损伤特征,有效地提升了检测准确率以及查准率,满足鼓形滚子表面损伤检测的实际生产需求.

关键词：鼓形滚子表面损伤检测数据增强图像分类特征融合

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钨及其合金超精密抛光研究进展

表面技术 2022年第4期51卷 24-36页

作者：许良王林陈泓谕杭伟吕冰海袁巨龙浙江工业大学机械工程学院超精密加工研究中心杭州310023

钨及其合金是当今高新技术产业重要的基础材料。近年来,科技的发展对材料表面质量提出了更高的要求,因此在特定条件下有必要对钨及其合金进行超精密抛光。聚焦高效、高质量、低损伤抛光,结合国内外相关研究,对适用于钨及其合金的超精密... 详细信息

钨及其合金是当今高新技术产业重要的基础材料。近年来,科技的发展对材料表面质量提出了更高的要求,因此在特定条件下有必要对钨及其合金进行超精密抛光。聚焦高效、高质量、低损伤抛光,结合国内外相关研究,对适用于钨及其合金的超精密抛光方法如化学机械抛光(CMP)、电化学抛光(ECP)、磁流变抛光(MRF)、电流变抛光(ERP)、力流变抛光(FRP)进行了综述,阐述了各种抛光方法的加工原理、特点及其材料去除机理。从加工效率、加工精度、加工成本、环保等方面进行比较,概述了各种抛光方法的优势及其局限性。考虑到钨及其合金不同的应用需求,适用的抛光方法不尽相同。CMP、ECP主要用于钨及其合金的高效抛光,但存在抛光液污染的问题。MRF、FRP则可实现复杂曲面的超精密抛光,是较有前景的抛光新方法。最后从丰富理论体系、优化抛光工艺、注重经济环保3个方面对钨及其合金超精密抛光的发展趋势进行了展望。

关键词：钨合金超精密抛光表面质量低损伤力流变抛光

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力流变抛光技术

机械工程学报 2022年第15期58卷 21-30页

作者：袁巨龙王金虎吕冰海王旭杭伟浙江工业大学超精密加工研究中心杭州310023

针对高质量复杂曲面抛光效率低下的难题,提出了力流变抛光技术,通过调控非牛顿流体抛光液在剪切应力作用下的非线性流变特性以及抛光液流场参数,调节抛光液与被抛光表面间的剪切应力,在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除... 详细信息

针对高质量复杂曲面抛光效率低下的难题,提出了力流变抛光技术,通过调控非牛顿流体抛光液在剪切应力作用下的非线性流变特性以及抛光液流场参数,调节抛光液与被抛光表面间的剪切应力,在被抛光表面形成柔性把持磨粒的流变层实现材料去除。实验研究了力流变抛光技术的工艺特点,结果表明抛光速度、磨料浓度越高,材料去除率越高,抛光表面粗糙度也越小,但抛光液质量分数一定时,抛光表面质量受磨料粒度的影响较弱,且材料去除率随磨粒粒径增大而减小。对石英半球谐振子、硬质合金螺纹梳刀、钽酸锂基片力流变抛光的结果表明,在不需外加辅助物理场条件下,能够实现金属、玻璃、硬质合金、晶体等材料的平面、回转面及复杂曲面的高效超精密抛光,其具有广阔的应用前景。

关键词：力流变非牛顿流体剪切应力抛光

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磨粒类型对K9玻璃剪切增稠抛光的影响研究

表面技术 2022年

作者：段世祥吕冰海邓乾发浙江工业大学机械工程学院

目的采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光，以工件表面粗糙度S;为评价指标，研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO;、Al;O;和SiO;这四种单一磨粒以及金刚石+SiO;混合磨粒，制备了不同的剪切增稠抛光液，并测...

目的采用剪切增稠抛光方法对K9玻璃进行抛光，以工件表面粗糙度S;为评价指标，研究不同磨粒抛光液对K9玻璃的抛光效果。方法采用金刚石、CeO;、Al;O;和SiO;这四种单一磨粒以及金刚石+SiO;混合磨粒，制备了不同的剪切增稠抛光液，并测试其流变特性。以Φ20mmK9玻璃圆片为工件，首先在相同磨粒浓度下，进行了四种单一磨粒抛光液的抛光实验，观测了不同抛光时间工件表面粗糙度S;的变化，比较了四种抛光液的抛光效果。然后，对比了CeO;抛光液与金刚石+SiO;混合磨粒抛光液的抛光效果，并分析讨论混合磨粒抛光液的材料去除过程。结果结果表明，CeO;抛光液35min将工件表面粗糙度S;从233.1±15.2nm降至1.6±0.2nm；金刚石抛光液次之，55min达到1.86±0.2nm；Al;O;抛光液效果最差。10wt.%SiO;+5 wt.%金刚石抛光液，抛光5 min后表面粗糙度S;比CeO;抛光液低53.3%，35 min后，表面粗糙度S;从230.7±10.5nm降至1.43±0.9nm。在5 wt.%金刚石抛光液中添加不同浓度的SiO;磨粒的抛光实验中，在抛光初始阶段，抛光效率随着SiO;磨粒浓度的增加而提高。结论 CeO;抛光液和10 wt.%SiO;+5 wt.%金刚石抛光液抛光效果最优，后者在低表面质量时抛光效率更高。

关键词：

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基于流体自激的磨料水射流加工仿真与实验

中国机械工程 2022年第3期33卷 279-289页

作者：邓乾发汪杨笑袁巨龙吕冰海赵天晨王旭浙江工业大学超精密加工研究中心杭州310023 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室杭州310023 衢州学院机械工程学院衢州324000

针对先进陶瓷材料的高效、精密加工,提出了一种基于流体自激的新型磨料水射流加工方法——自激振荡磨料水射流加工(SEO-AWJM)。采用ANSYS Fluent大涡模拟模型进行了流体仿真,仿真结果表明:当入口流速为135 m/s,腔长为4 mm时,下游喷嘴出... 详细信息

针对先进陶瓷材料的高效、精密加工,提出了一种基于流体自激的新型磨料水射流加工方法——自激振荡磨料水射流加工(SEO-AWJM)。采用ANSYS Fluent大涡模拟模型进行了流体仿真,仿真结果表明:当入口流速为135 m/s,腔长为4 mm时,下游喷嘴出口脉冲率最大达到28.47%。射流束的脉冲特性使得工件表面停滞层周期性变化,从而获得更高的峰值壁面剪切力,且该力在工件表面往复移动。通过SEO-AWJM实验,调节腔室长度获得最佳流体自激效果并对氮化硅基片进行加工。实验结果表明:定点加工10 min,使用磨料水射流加工去除最大深度为7.5μm,使用SEO-AWJM去除最大深度为9.4μm。初始表面粗糙度Ra为108.9 nm,磨料水射流加工6次后,Ra达到稳定值47.9 nm,SEO-AWJM加工4次后,Ra达到稳定值51.3 nm。

关键词：自激振荡磨料射流加工陶瓷