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高精密螺杆泵重叠网格涂胶性能分析

液压与气动 2024年第6期48卷 169-178页

作者：王明海高海轩孔宪俊马尧沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

涂胶密封工序一直以来都是飞行器装配过程中的重要环节,但目前该工作通常由人工进行,为解决人工涂胶的诸多弊端,对自动化涂胶所使用螺杆泵的涂胶性能进行研究。针对涂胶过程的高精度控制要求,基于运动学特性建立边界条件,使用Fluent软... 详细信息

涂胶密封工序一直以来都是飞行器装配过程中的重要环节,但目前该工作通常由人工进行,为解决人工涂胶的诸多弊端,对自动化涂胶所使用螺杆泵的涂胶性能进行研究。针对涂胶过程的高精度控制要求,基于运动学特性建立边界条件,使用Fluent软件的重叠网格技术对螺杆泵进行流场仿真以研究转速对泵内流速和出口流量的影响,得到了螺杆转速与管内流速、流量波动的关系,以及最佳转子转速区间为20~80 r/min。通过对比得出,重叠网格相对于传统动网格在仿真的精度和速度都有了很大的提升,并搭建实验平台证实仿真的可靠性,为自动化涂胶密封使用螺杆泵的运行参数提供了理论依据。

关键词：涂胶密封螺杆泵流场仿真动网格重叠网格

激光加热辅助车削高温合金薄壁件变形仿真及试验研究

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航空科学技术 2024年第2期35卷 75-80页

作者：孔宪俊刘世文侯宁郑耀辉王明海沈阳航空航天大学辽宁沈阳110000

机匣件作为航空发动机的重要零部件,是一种典型的薄壁件,其尺寸大、壁薄以及刚性低等特点使得在加工过程中容易发生工件变形、刀具震颤,造成加工精度不达标,以及加工表面质量差等问题。本文建立高温合金常规车削与激光加热辅助车削模型... 详细信息

机匣件作为航空发动机的重要零部件,是一种典型的薄壁件,其尺寸大、壁薄以及刚性低等特点使得在加工过程中容易发生工件变形、刀具震颤,造成加工精度不达标,以及加工表面质量差等问题。本文建立高温合金常规车削与激光加热辅助车削模型,并通过试验验证了模型的准确性。模型最大误差为10.1%,最小误差为5.5%,平均误差为7.8%,处于可接受范围。然后建立常规车削与激光加热辅助车削薄壁件模型,研究激光加热辅助车削对薄壁件变形的影响。研究结果表明,与常规车削相比,当激光照射温度达到650℃以上时,激光加热辅助车削切削力分别下降了20.2%、19.8%和15.2%。激光加热辅助车削能够降低车削薄壁件过程中的加工变形。与常规车削相比,激光加热辅助车削薄壁件时,加工变形量分别降低了15.6%、12.7%和13.3%。

关键词：激光加热辅助车削高温合金薄壁件

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基于力学分析的铍材车削切削力模型研究

航空制造技术 2023年第10期66卷 108-113页

作者：王进曲凤盛胡光孔宪俊沈阳航空航天大学沈阳110136 中国工程物理研究院材料研究所绵阳621900

铍材作为一种典型难加工材料,其加工方式主要为车削,但铍材较硬较脆,经常会出现局部断裂以及锐边崩边的缺陷;切削力作为影响刀具磨损以及加工质量的重要因素,预测车削铍材的切削力对选取切削参数具有十分重要的意义。本文基于力学分析... 详细信息

铍材作为一种典型难加工材料,其加工方式主要为车削,但铍材较硬较脆,经常会出现局部断裂以及锐边崩边的缺陷;切削力作为影响刀具磨损以及加工质量的重要因素,预测车削铍材的切削力对选取切削参数具有十分重要的意义。本文基于力学分析的半经验预测公式建立了一种基于热力耦合的铍材车削切削力预测模型,并进行了试验验证。结果发现,模型预测值与试验值数值拟合良好,整体误差为10.79%,误差范围为2.96%~20.53%。研究分析了不同切削参数下刀具磨损以及表面粗糙度的变化机理,为铍材车削加工提供一定的理论参考。

关键词：铍材切削力模型切削仿真刀具磨损表面粗糙度

车削Si_(3)N_(4)陶瓷的表面质量形成机理研究

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工具技术 2023年第12期57卷 27-32页

作者：王明海李雅楠孔宪俊沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳市110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室

工程陶瓷材料具有硬度大、强度高及脆性大等特点,采用Si_(3)N_(4)工程陶瓷进行车削正交试验,研究了材料的表面形貌、裂纹的扩展机理以及各切削参数对切削温度和切削力的影响,观测了刀具的磨损和切屑的形态。研究表明,切削参数对切削温... 详细信息

工程陶瓷材料具有硬度大、强度高及脆性大等特点,采用Si_(3)N_(4)工程陶瓷进行车削正交试验,研究了材料的表面形貌、裂纹的扩展机理以及各切削参数对切削温度和切削力的影响,观测了刀具的磨损和切屑的形态。研究表明,切削参数对切削温度的影响主次顺序为进给量>切削深度>切削速度;切削参数对切削力的影响主次顺序为进给量>切削深度>切削速度。其中,进给量对切削温度和切削速度的影响最大,切削温度和切削速度均随着进给量的增加而增加,在选择切削参数时应优先选取进给量小的参数。陶瓷材料的硬脆特性使其在加工时容易在表面产生细小裂纹,同时硬度大的特性会造成加工刀具的严重磨损,导致刀具寿命偏低。相比于金属材料的塑性去除,Si_(3)N_(4)陶瓷去除方式为粉末性去除和脆性去除。

关键词： Si_(3)N_(4)陶瓷正交试验表面裂纹切削温度切削力

四刃平头铣刀铣削Ti-6Al-4V钛合金参数优化设计及实验研究

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工具技术 2022年第12期56卷 91-97页

作者：孔宪俊王进刘娜赵明侯宁沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳市110136 中国航发沈阳黎明发动机有限责任公司

为解决四刃平头铣刀铣削钛合金材料时切削力大、切削温度高等问题,利用AdvantEdge FEM仿真软件对四刃平头铣刀进行铣削仿真分析,从刀具应力分布、切屑形貌的方向优化刀具参数,将最佳刀具参数应用于切削参数仿真中,获得铣削Ti-6Al-4V材... 详细信息

为解决四刃平头铣刀铣削钛合金材料时切削力大、切削温度高等问题,利用AdvantEdge FEM仿真软件对四刃平头铣刀进行铣削仿真分析,从刀具应力分布、切屑形貌的方向优化刀具参数,将最佳刀具参数应用于切削参数仿真中,获得铣削Ti-6Al-4V材料的最佳切削参数,并利用试验进行验证。研究表明:基于刀具应力分布以及切屑卷曲状态获得了最优刀具参数;通过不同切削参数的铣削仿真试验获得了最小切削力参数以及最低切削温度参数,并通过试验验证了仿真有效性,为高效铣削Ti-6Al-4V材料提供有价值的理论参考。

关键词：四刃平头铣刀参数优化刀具应力分布正交试验

车削高温合金GH4169表面粗糙度及残余应力优化分析

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机床与液压 2022年第20期50卷 32-37页

作者：孔宪俊胡光赵明刘娜侯宁王明海沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110136

为分析车削参数对已加工表面粗糙度、已加工表面形貌、残余应力的影响规律,针对高温合金GH4169设计正交车削试验,通过有限元仿真建立三维车削模型。结果表明:影响表面粗糙度的主次因素依次为进给量、切削速度、切削深度;影响残余应力的... 详细信息

为分析车削参数对已加工表面粗糙度、已加工表面形貌、残余应力的影响规律,针对高温合金GH4169设计正交车削试验,通过有限元仿真建立三维车削模型。结果表明:影响表面粗糙度的主次因素依次为进给量、切削速度、切削深度;影响残余应力的主次因素依次为进给量、切削深度、切削速度;确定在试验参数范围内最佳表面粗糙度和残余应力的参数组合分别为v_(c)=55 m/min、f=0.1 mm/r、a_(p)=0.3 mm和v_(c)=60 m/min、f=0.2 mm/r、a_(p)=0.25 mm。

关键词：车削正交试验表面粗糙度表面形貌有限元法残余应力

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钛合金车削切削力及表面粗糙度优化分析

工具技术 2022年第6期56卷 20-25页

作者：孔宪俊胡光刘标董志慈言海王明海沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳市110136 中航工业沈飞(集团)有限公司科技管理室空装驻沈阳地区第一军事代表室

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明:切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50~100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温... 详细信息

采用TC11钛合金车削正交试验研究了各车削参数对切削温度和切削力的影响规律,进一步分析车削参数和表面粗糙度的内在联系。结果表明:切削温度与切削力相互影响,当切削速度在50~100m/min时,切削速度越高,刀具对工件挤压越剧烈,且切削温度升高并使工件软化,导致切削力减小。通过极差分析发现,影响切削力的切削参数依次为切削深度>进给量>切削速度,影响切削温度的切削参数依次为切削速度>进给量>切削深度;对于表面粗糙度各切削用量影响程度大小依次为进给量>切削速度>切削深度。在本次试验参数内,得到了最优切削力的切削参数和最优表面粗糙度的切削参数。研究结果对于加工钛合金的切削参数优化提供一定指导。

关键词：钛合金正交试验刀具几何参数切削力表面粗糙度

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热处理炉高温测量解析

金属加工（热加工） 2022年第10期 67-71页

作者：冷绍波孔宪俊中国人民解放军第五七一九工厂四川成都611936 沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136

针对国内大部分企业对高温测量的认知不足情况,通过对高温测量主要组成部分炉温均匀性测试和系统精度测试的分析,深入探讨高温测量对加热炉温度场的影响,并对高温测量的控制核心进行剖析,从而使企业认识到高温测量对于热处理质量控制的... 详细信息

针对国内大部分企业对高温测量的认知不足情况,通过对高温测量主要组成部分炉温均匀性测试和系统精度测试的分析,深入探讨高温测量对加热炉温度场的影响,并对高温测量的控制核心进行剖析,从而使企业认识到高温测量对于热处理质量控制的重要性,以期推进热处理质量控制的精细化发展。

关键词：高温测量炉温均匀性系统精度热处理质量控制

HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr二种生物材料的制备及其降解性与生物相容性的研究

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HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr二种生物材料的制备及其降...

作者：孔宪俊东北大学

学位级别：硕士

近几十年来,生物医用材料在不断的发展与创新,多种新型材料被成功开发。镁合金做为生物医用植入材料有很多优于其他材料的性能。镁的密度,弹性模量等物理性能与人体骨组织接近,镁离子是人体所必须的微量元素之一。羟基磷灰石(HA)是骨骼... 详细信息

近几十年来,生物医用材料在不断的发展与创新,多种新型材料被成功开发。镁合金做为生物医用植入材料有很多优于其他材料的性能。镁的密度,弹性模量等物理性能与人体骨组织接近,镁离子是人体所必须的微量元素之一。羟基磷灰石(HA)是骨骼、牙本质和牙釉质等硬组织的主要成分。把这两者结合到一起,即在镁合金表面涂覆HA涂层,既保持了金属材料良好的力学性能,还具备了HA优良的生物相容性。本课题根据材料的力学性、可降解性和生物相容性的要求自行优化设计了Mg-4.0Zn-1.0Sr合金及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金。以性能更优的Mg-4.OZn-1.0Sr合金板材为基体,在其表面制备HA涂层。并对该材料的降解性能与生物相容性进行了研究。获得的实验结果如下：(1)优化设计了Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr俩种合金,对Mg-4.0Zn-1.0Sr合金锭坯进行均匀化退火,道次间退火温度在300℃～400℃之间,同时道次压下量控制在10%～20%的轧制工艺条件下,轧制出了表面质量良好的1mm厚板材。并进行了160℃、12h的人工时效处理,其力学性能优良,抗拉强度达253MPa,同时硬度值达69.78HV,最大延伸率达到13.3%。(2)将Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr两种合金板材在SBF中做耐腐蚀性的对比实验,腐蚀结果为：它们的平均腐蚀速率分别为1.163g/(m2·h)和1.244gg/(m2·h);腐蚀电流密度分别为275μA/cm2(?)438μA/cm2。(3) Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的腐蚀规律是：点蚀→点蚀横向延伸→形成局部腐蚀这样的一个循环腐蚀过程。Mg-4Zn-1.0Sr合金板材耐蚀性增强的原因主要是晶内析出的第二相(MgZn)能够提高合金的耐腐蚀性,MgZn的腐蚀电位比Mg高,减小了整个腐蚀系统的腐蚀电流,降低了腐蚀发生的倾向。(4)以Mg-4.0Zn-1.0Sr合金作为基体,利用直接电沉积法、前碱热处理+电沉积+后碱热处理俩种方法在基体表面制备HA涂层,直接电沉积法制备出了细针片状结构的HA,但其成分主要为Ca3(PO4)2-nH2O(TCP),需要进一步处理才能使其转化为HA。前碱热处理+电沉积+后碱热处理法在最优工艺：电沉积温度37℃,精确控制电压在3V时,制备出了表面平整、致密的HA涂层;片长801μm、宽34μm、厚10μm。(5)研究了HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金与未涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金在SBF溶液中的降解性,通过质量损失法研究发现：未涂层的合金在8天时腐蚀速率基本稳定在1.139g/(m2·h),而HA涂层的镁合金在第12天腐蚀速率才稳定在0.957g/(m2·h)。电化学实验证明：初始时HA涂层的自腐蚀电位较未涂层的明显正移,腐蚀电位正移366mV以上,降低了腐蚀电流密度,显著的增强了试样的耐腐蚀性。(6)Mg-4.0Zn-1.0Sr及HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Sr合金的溶血率值为4.70%和3.52%,Mg-4.0Zn-2.0Sr及HA涂层Mg-4.0Zn-2.0Sr合金的溶血率值为4.60%和3.51%,均低于5.0%,具有良好的抗溶血性能。且HA涂层后其抗溶血性能提高,更适宜在人体中应用。同时浸提液的[Mg2+]浓度较低,说明HA涂层可降低初始[Mg2+]浓度,避免了局部[Mg2+]浓度的偏高而引起不良反应的现象。(7)通过细胞形态分析Mg-4.0Zn-1.0Sr及Mg-4.0Zn-2.0Sr合金以及经涂层后材料3ds细胞毒性的级别均为1级轻微细胞毒性。通过MTT检测结果分析,四种材料的细胞增殖度RGR%均在90-100%之间,亦说明其均为1级轻微细胞毒性。经涂层后,细胞增值度有较大程度提高,更加适合于临床医学应用。

关键词： Mg-Zn-Sr合金 HA涂层降解性生物相容性