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转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析

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华东理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期50卷 146-152页

作者：杨剑沙鹏李伟沈奎双雷学林中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)... 详细信息

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。

关键词：转子多弧离子镀磁控溅射 PVD涂层摩擦磨损

镍基高温合金深小孔的旋转冷挤压强化工艺优化

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机械工程材料 2024年第1期48卷 46-52页

作者：张卿雷学林郭海龙何岑垚张显程华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 中国航发湖南动力机械研究所株洲412000

采用多级凸包硬质合金挤压工具对镍基高温合金平板中的深小孔进行旋转冷挤压及无旋转冷挤压(主轴转速为0)试验,研究了挤压率(2.4%,3.0%,3.6%)与主轴转速(0,66,200 r·min^(-1))对孔壁表面完整性及试样疲劳寿命的影响,确定了旋转冷挤压... 详细信息

采用多级凸包硬质合金挤压工具对镍基高温合金平板中的深小孔进行旋转冷挤压及无旋转冷挤压(主轴转速为0)试验,研究了挤压率(2.4%,3.0%,3.6%)与主轴转速(0,66,200 r·min^(-1))对孔壁表面完整性及试样疲劳寿命的影响,确定了旋转冷挤压优化工艺。结果表明:与无旋转冷挤压强化工艺相比,旋转冷挤压强化后孔壁表面微裂纹较少,随着主轴转速的增加,微裂纹增多,表面粗糙增大,且相同主轴转速下,挤压率越大,粗糙度越小,表面硬度越高,残余压应力和压应力层厚度越大。优化旋转冷挤压工艺参数为主轴转速66 r·min^(-1)、挤压率3.0%,该工艺下的孔壁表面微裂纹少,塑性变形层较厚(约30μm),表层硬度提升(硬度峰值为515 HV),表面粗糙度较低(Ra为0.298μm),沿深度方向形成了厚度约为450μm、应力峰值为498 MPa的周向残余压应力层;在优化工艺下孔强化后试样的疲劳寿命约为未强化试样的6.6倍,疲劳裂纹源由孔壁表面向内部偏移了约45μm。

关键词：镍基高温合金深小孔旋转冷挤压表面完整性疲劳性能

PVD、CVD涂层硬质合金刀片铣削2Cr13不锈钢磨损实验研究

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工具技术 2024年第3期58卷 64-68页

作者：杨剑吴张欣严亮李炳蔚高培文雷学林何云中国船舶集团有限公司第七一一研究所华东理工大学机械与动力工程学院

2Cr13不锈钢是一种典型的难加工材料。在其铣削加工过程中,存在铣削力大、铣削温度高、加工硬化趋势强、切屑黏附性强、刀具磨损严重等问题。选用AlCrN(PVD)和TiCN-Al_(2)O_(3)-TiN(CVD)两款不同涂层的RCKT 1606圆形铣刀片,对2Cr13不锈... 详细信息

2Cr13不锈钢是一种典型的难加工材料。在其铣削加工过程中,存在铣削力大、铣削温度高、加工硬化趋势强、切屑黏附性强、刀具磨损严重等问题。选用AlCrN(PVD)和TiCN-Al_(2)O_(3)-TiN(CVD)两款不同涂层的RCKT 1606圆形铣刀片,对2Cr13不锈钢进行铣削实验,并分析这两款涂层加工不锈钢的磨损性能及失效机理。结果表明:TiCN-Al_(2)O_(3)-TiN涂层刀片铣削加工10m以后,两个刀片的后刀面磨损量均超过了0.3mm,且切削刃发生崩刃失效;AlCrN涂层刀片铣削10m后,两个刀片的后刀面磨损量均超过0.12mm;在2Cr13不锈钢的铣削加工中,使用AlCrN(PVD)涂层可以有效提高刀具的切削寿命。

关键词：可转位铣刀涂层刀具 2Cr13不锈钢刀具磨损

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聚酰亚胺的冷风微量润滑辅助切削工艺

上海交通大学学报 2022年第6期56卷 784-793页

作者：曹拯雷学林张航蔡晓江华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 上海航天控制技术研究所上海201109

研究了冷风微量润滑辅助的多孔聚酰亚胺材料切削加工性能,并探讨了切削加工工艺参数对多孔材料切削加工效果(切削力、表面加工质量及含油率)的影响规律.结果表明,相较于干切削和低温冷风切削,冷风微量润滑切削的切削温度及已加工表面粗... 详细信息

研究了冷风微量润滑辅助的多孔聚酰亚胺材料切削加工性能,并探讨了切削加工工艺参数对多孔材料切削加工效果(切削力、表面加工质量及含油率)的影响规律.结果表明,相较于干切削和低温冷风切削,冷风微量润滑切削的切削温度及已加工表面粗糙度最低,多孔流道损伤最小.切削深度和进给量分别是对铣削力和表面粗糙度影响最大的因素.切屑毛边、撕裂等缺陷是导致表面粗糙度增大的主要因素.工件表面存在的拉丝、微裂纹、堆叠及微小碎屑附着等缺陷是材料含油率及输油率降低的根本原因.正交实验获得冷风微量润滑辅助条件下多孔聚酰亚胺材料最优加工参数:切削速度v_(c)=(85±5)mm/min,进给量f_(z)=(0.28±0.02)mm/r,切削深度a_(p)=(0.8±0.1)mm.冷风微量润滑切削技术可以实现多孔聚酰亚胺材料的低损伤加工,获得高含油率及高输油率的保持架产品.

关键词：聚酰亚胺冷风微量润滑铣削低损伤加工工艺含油率

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表面粗糙度对金属平垫泄漏率的影响

润滑与密封 2023年第8期48卷 114-119,135页

作者：傅磊雷学林章兰珠华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

为探究金属垫片表面形貌对泄漏率的影响,通过三维形貌仪对不同表面粗糙度的Cu、Al和316L金属垫片进行局部扫描,构建出真实法兰垫片的微观接触模型。在此基础上,进行静力学和计算流体力学分析,通过对流体域设置不同的边界条件,考察不同... 详细信息

为探究金属垫片表面形貌对泄漏率的影响,通过三维形貌仪对不同表面粗糙度的Cu、Al和316L金属垫片进行局部扫描,构建出真实法兰垫片的微观接触模型。在此基础上,进行静力学和计算流体力学分析,通过对流体域设置不同的边界条件,考察不同介质压力下,表面粗糙度和接触压力对泄漏率的影响。仿真结果表明:3种材质的垫片均呈现表面粗糙度越大,则泄漏率越大的趋势;其中,Al垫片的泄漏率对表面粗糙度最为敏感,316L垫片的泄漏率受表面粗糙度的影响最小;当表面粗糙度一定时,施加的接触压力越大,泄漏率越低,但当接触压力达到一定值后,增大接触压力对降低泄漏率的影响将越来越小。

关键词：金属垫片表面粗糙度泄漏率微观形貌微观接触模型

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航发薄壁机匣铣削过程的装夹技术研究

航空制造技术 2022年

作者：郭皓邦魏祥政雷学林何云华东理工大学中国航发南方工业有限公司

航空发动机薄壁机匣具有复杂的流道结构，为完成铣削加工并获得较高的加工精度，需对机匣两端分别进行定位装夹加工。本文针对机匣装夹需求进行了装夹技术研究，利用有限元仿真进行谐响应分析，根据机匣加工变形量对装夹方式和压紧位置... 详细信息

航空发动机薄壁机匣具有复杂的流道结构，为完成铣削加工并获得较高的加工精度，需对机匣两端分别进行定位装夹加工。本文针对机匣装夹需求进行了装夹技术研究，利用有限元仿真进行谐响应分析，根据机匣加工变形量对装夹方式和压紧位置进行了选择。参考仿真结果设计了专用夹具，采用中心孔定位、底部边缘与上下辅助夹紧的复合装夹方式，有效地限制了机匣的6个自由度。计算得到机床–夹具–机匣的定位误差满足精度要求，实际加工结果显示重复装夹加工后的机匣流道满足加工精度和表面粗糙度要求。

关键词：机匣流道夹具装夹方案有限元定位误差

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基于有限元仿真的聚酰亚胺切削参数优化

华东理工大学学报（自然科学版） 2022年第2期48卷 265-272页

作者：张航雷学林何云李子璇华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

采用VUMAT子程序嵌入法,考察了聚酰亚胺高分子材料弹性变形阶段的应力-应变关系,并通过三维热-力耦合有限元模型分析了切削工艺参数对聚酰亚胺铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态的影响规律。结果发现:随着进给量的增大,仿真的切削... 详细信息

采用VUMAT子程序嵌入法,考察了聚酰亚胺高分子材料弹性变形阶段的应力-应变关系,并通过三维热-力耦合有限元模型分析了切削工艺参数对聚酰亚胺铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态的影响规律。结果发现:随着进给量的增大,仿真的切削力、切削温度增加或升高,切屑的带状化程度变得严重。随后利用切削实验,验证了仿真模型的有效性与准确性,并获得了聚酰亚胺的最优切削工艺参数:进给量为0.20~0.30 mm/r。

关键词：聚酰亚胺有限元本构模型铣削

基于MAX-PAC和Vericut的机匣复杂流道表面铣削轨迹优化研究

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制造技术与机床 2022年第8期 21-26页

作者：郭皓邦曹拯雷学林何云中国航发南方工业有限公司湖南株洲412002 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

针对某流道深、型面复杂、加工时易发生颤振和干涉的机匣零件,为了提高内流道复杂表面铣削加工的效率和质量,根据进气机匣结构特点设计了五轴加工工艺和专用刀具。利用五轴叶轮零件数控加工软件MAX-PAC完成了数控路径规划,并使用Vericu... 详细信息

针对某流道深、型面复杂、加工时易发生颤振和干涉的机匣零件,为了提高内流道复杂表面铣削加工的效率和质量,根据进气机匣结构特点设计了五轴加工工艺和专用刀具。利用五轴叶轮零件数控加工软件MAX-PAC完成了数控路径规划,并使用Vericut验证了数控程序,在机床上完成了试验加工,加工结果显示机匣内复杂曲面加工质量较好。

关键词：机匣切削颤振 MAX-PAC 加工仿真

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修光刀片与切削刀片配比研究

工具技术 2022年第3期56卷 89-91页

作者：付宇鹏张碧妮雷学林张航株洲钻石切削刀具股份有限公司湖南省株洲市412000 大连外国语学院华东理工大学上海市200237

本文通过分析修光刀片与切削刀片的作用,对修光刀片的修光刃长进行优化设计和改进。研究发现,降低每齿进给量及减少刀片数可解决刀片的非正常磨损,结合理论与实验发现,当精加工刀具修光刃刀片和切削刀片的配比为1:5时,刀具切削效果最佳。

关键词：修光刀片切削刀片进给量配比