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熱管砂輪干磨削溫度場數值模擬

關鍵詞 熱管砂輪 , 干磨削|2012-05-22 10:08:08|應用技術|來源 中國磨料磨具網
摘要 摘要 基于一種利用熱管技術對磨削弧區進行強化換熱的構想,采用FLUENT軟件建立了環形熱管砂輪干磨削溫度場的仿真模型,得到了熱管換熱能力與熱流密度、轉速和砂輪壁厚的關系,并在相同熱...

 

摘要 基于一種利用熱管技術對磨削弧區進行強化換熱的構想,采用FLUENT軟件建立了環形熱管砂輪干磨削溫度場的仿真模型,得到了熱管換熱能力與熱流密度、轉速和砂輪壁厚的關系,并在相同熱流密度下對比了熱管砂輪與熱管(guan)砂(sha)輪(lun)弧(hu)區的溫(wen)(wen)度。仿真結果表明(ming):弧(hu)區溫(wen)(wen)度會隨著(zhu)密(mi)度的增大(da)相應升高,溫(wen)(wen)度明(ming)顯低于(yu)無熱管(guan)砂(sha)輪(lun)。最后通過(guo)干磨(mo)削鈦合金(jin)TC4試驗(yan),對仿真結果進行了驗(yan)證。

 

關鍵詞 熱管砂(sha)輪;溫度場;Fluent軟(ruan)件;干磨削

 

  在難(nan)加工(gong)材(cai)料的(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)中,研(yan)究磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)對(dui)控制(zhi)弧區溫(wen)(wen)度(du)有很重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。計(ji)算機住址技術作為(wei)輔助工(gong)具廣(guang)泛應用于(yu)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)場(chang)的(de)研(yan)究,它既可(ke)以研(yan)究各種(zhong)材(cai)料高質量加工(gong)的(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)工(gong)藝(yi),也(ye)可(ke)以對(dui)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)(wen)度(du)、磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力等(deng)進(jin)行預測,因此(ci),越來越受到工(gong)程領(ling)域(yu)人們(men)的(de)關注。

  本文根(gen)據一種利(li)用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)管(guan)強化(hua)弧區熱(re)(re)(re)管(guan)強化(hua)區換熱(re)(re)(re)的(de)創新(xin)(xin)構想,將采用(yong)(yong)計算(suan)機仿真技(ji)術(shu),建立熱(re)(re)(re)管(guan)砂輪干磨(mo)削(xue)溫度場(chang)的(de)有限元模型,利(li)用(yong)(yong)Fluent仿真軟件進行(xing)數(shu)值模擬(ni),驗證(zheng)利(li)用(yong)(yong)熱(re)(re)(re)管(guan)技(ji)術(shu)強化(hua)磨(mo)削(xue)弧區換熱(re)(re)(re)的(de)創新(xin)(xin)構想,研究(jiu)砂輪內部的(de)熱(re)(re)(re)管(guan)結構能否最大限度地(di)疏導(dao)出已產生的(de)積(ji)聚在(zai)(zai)弧區的(de)磨(mo)削(xue)熱(re)(re)(re),有效抑制磨(mo)削(xue)燒傷和進一步(bu)提高磨(mo)削(xue)效率;分析(xi)在(zai)(zai)不同(tong)熱(re)(re)(re)流(liu)密度、轉速和壁(bi)厚參(can)數(shu)下,熱(re)(re)(re)管(guan)溫度場(chang)隨熱(re)(re)(re)流(liu)密度變化(hua)規律,并與無熱(re)(re)(re)管(guan)砂輪進行(xing)對比。結合仿真與試驗結果指導(dao)工藝參(can)數(shu)的(de)選擇,進一步(bu)挖掘熱(re)(re)(re)管(guan)砂輪的(de)換熱(re)(re)(re)潛力和應用(yong)(yong)前(qian)景。

1         熱管砂輪仿(fang)真幾何(he)模型的(de)建立(li)

1.1       幾何模(mo)型

根(gen)據砂(sha)輪盤(pan)形(xing)結構,采用(yong)回轉(zhuan)型熱(re)管(guan)形(xing)式置于砂(sha)輪中。如圖1所示,當砂(sha)輪旋轉(zhuan)起來,工(gong)質(zhi)在離心力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)均布(bu)在整個外圓(yuan)內壁上,形(xing)成厚度為δ液(ye)膜;弧區的(de)(de)熱(re)量q也近似均勻分布(bu)于整個砂(sha)輪的(de)(de)外圓(yuan)面上,此(ci)處視(shi)為熱(re)管(guan)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)端,換熱(re)面積為為內壁面積A。在砂(sha)輪兩端面靠近內環處有一圈圓(yuan)周(zhou)環槽,此(ci)處視(shi)為熱(re)管(guan)的(de)(de)冷凝(ning)端。熱(re)量從(cong)磨粒經外圓(yuan)面通(tong)過砂(sha)輪壁面傳入內腔時(shi),工(gong)質(zhi)開(kai)始吸(xi)熱(re),當液(ye)膜的(de)(de)溫度達到沸(fei)點時(shi)汽化(hua),蒸(zheng)汽會(hui)在壓差的(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)向冷凝(ning)端移(yi)動,并在冷凝(ning)端進行熱(re)量交換發(fa)生液(ye)化(hua);內部工(gong)質(zhi)的(de)(de)回流是(shi)利用(yong)自身旋轉(zhuan)產(chan)生離心力(li)而(er)驅動的(de)(de),只要(yao)有足夠的(de)(de)旋轉(zhuan)速(su)度,就能保證工(gong)質(zhi)的(de)(de)回流。

 環形熱管內腔換熱原理示意圖

圖(tu)1 環形(xing)熱(re)管內腔換熱(re)原理示(shi)意圖(tu)

  仿真模型包括砂輪基體、熱管結構、磨粒和熱源部分。熱管砂輪基體采用圓環二維平面模型,圓環大徑與砂輪直徑相同為Φ320mm,圓環小徑與圓環槽即冷凝端的尺寸相同為Φ240mm。從圖1的局部放大圖可經看到,圓環外分布一圈有序排布的金剛石磨(mo)粒,工件簡化成一道熱源(yuan)并輸(shu)入(ru)一定的(de)熱流密(mi)度。

  采用專用的(de)前(qian)處理軟件GAMBIT進行建(jian)模(mo)(mo)和(he)網格劃(hua)分工作,為獲得較高的(de)計算精度和(he)效率,將尺(chi)寸較小(xiao)的(de)磨粒和(he)尺(chi)寸較大的(de)砂(sha)輪基(ji)體(ti)采用逐漸過渡的(de)方法劃(hua)分為三(san)角形(xing)非結構網格。近熱(re)源(yuan)處局部模(mo)(mo)型及網格劃(hua)分見(jian)圖2所示,所建(jian)型共737714個網格單(dan)元。

  網格質量對計算精度和穩定性有很大影響,因此,為了保證計算的精度同時兼顧計算效率,需要對網格質量進行檢查。本文針對實際的模型,為了得到較好的網格質量,提高計算精度,采用分區分別劃分網格的辦法。網格類型主要為三角形網格,95%的網格QEAS值小于0.5,網格質量(liang)好(hao)。

熱管砂輪近熱源局部網格模型 

圖(tu)2 熱管砂(sha)輪近熱源局部(bu)網格模型

1.2      邊界條件

  參考壓(ya)強設(she)為101325Pa,環境氣體溫度為300K,熱(re)流(liu)密度的輸入邊界(jie)熱(re)管冷端(duan)邊界(jie)設(she)為壁面邊界(jie)條件,砂輪運動(dong)類型設(she)置(zhi)為Moving Reference Frame。

1.3      材料物性值

  一般情況下,熱管砂輪啟動后導熱率是銅的100~1000倍,定義砂輪內腔的熱管結構其導熱系數為銅導熱系數的100倍,即3900W/(m·K)。磨料層包括金剛石(shi)與(yu)結合劑,根據(ju)兩者所占面積的(de)面分(fen)數(shu)可以計(ji)算得到磨料層的(de)平均(jun)導熱(re)率為138 W/(m·K)。同時砂(sha)輪的(de)壁(bi)面材(cai)料也需要(yao)定義密度(du)、比熱(re)和導熱(re)系(xi)數(shu)。各種材(cai)料的(de)屬性見下表1。

   表1 各種材料的屬性

表1 各種材料的屬性 

2         數值計算結果與(yu)分析(xi)

  利(li)用計算流(liu)體力學軟件Fluent2DD求解器對熱管砂輪(lun)干(gan)磨(mo)削溫度場進行(xing)了數值模擬。建立(li)求解模型時選擇非耦合(he)求解法的(de)隱式算法,其他為默認選擇;然后選擇標(biao)準K-e模型求解方程(cheng),選中其中的(de)能量(liang)方程(cheng)。以上設置完(wan)成后,設置邊界條件,最后初始化流(liu)暢進行(xing)迭(die)代求解。

2.1      弧區溫度的(de)影(ying)響(xiang)因素

2.1.1       熱流密度對弧區(qu)溫度的影響

  熱流密度可以用來表征磨削弧區熱量的大小,施加的熱流密度大小為20Wmm2,熱(re)管砂輪(lun)轉速為3000r/min,壁(bi)厚為1mm,冷卻(que)壁(bi)面溫(wen)度(du)(du)為300K。在Fluent軟(ruan)件中選擇穩態求解器,當(dang)弧區溫(wen)度(du)(du)平衡時(shi),管砂輪(lun)溫(wen)度(du)(du)場如圖3所示。

  為了挖掘熱管砂輪的換熱能力,分別設置不同的熱流密度20W/mm2、40W/mm2、60 W/mm2、80 W/mm2,得到弧區溫度隨熱流密度變化的曲線,如圖4所示,從圖中可以看出,熱管砂輪弧區溫度隨熱流密度呈線性變化,隨熱流密度的增大弧區溫度升高。當熱流密度為20W/mm2時,弧區的平衡溫度341K;當熱流密度達到80W/mm2時,弧區溫度也只有463K。因此,熱管砂輪的弧區溫度隨熱流密度的增大呈線性升高,且在熱流密度80W/mm2時,也能控制弧區溫(wen)度(du)在500K以下。

圖3 熱流密度20W/mm2時熱管砂輪溫度場

圖4 弧區溫(wen)度隨熱(re)流密度的(de)變化規律 

2.1.2       轉速對弧區(qu)溫度的影響(xiang)

  設置砂輪轉速8000r/min,壁厚為1mm,施加的熱流密度為20 W/mm2,冷端壁面(mian)條件為300 K,在Fluent軟(ruan)件中(zhong)選擇穩(wen)態求解器,當弧區溫度平衡時,熱管砂輪(lun)溫度場如(ru)圖5所(suo)示(shi)。

  為(wei)了探(tan)究轉(zhuan)(zhuan)速對(dui)熱管砂(sha)輪(lun)換(huan)(huan)熱能(neng)力的影(ying)響,分別(bie)設置轉(zhuan)(zhuan)速為(wei)1000 r/min、3000 r/min、5000 r/min、8000 r/min,得到弧區(qu)(qu)溫(wen)度(du)轉(zhuan)(zhuan)速變(bian)化的曲(qu)線(xian),如圖6所示。從(cong)圖6中可以看(kan)出,熱管砂(sha)輪(lun)弧區(qu)(qu)溫(wen)度(du)隨(sui)(sui)砂(sha)輪(lun)轉(zhuan)(zhuan)速的增(zeng)大(da)而降低。從(cong)傳熱學的角度(du)看(kan),當(dang)轉(zhuan)(zhuan)速增(zeng)大(da),熱量(liang)更加(jia)均(jun)勻地(di)分配在(zai)整個砂(sha)輪(lun)外壁上,使換(huan)(huan)熱更加(jia)均(jun)勻,而不會集(ji)中在(zai)弧區(qu)(qu),所以溫(wen)度(du)會隨(sui)(sui)著轉(zhuan)(zhuan)速的增(zeng)大(da)而降低,且(qie)當(dang)轉(zhuan)(zhuan)速在(zai)3000 r/min以下(xia)時(shi),弧區(qu)(qu)溫(wen)度(du)隨(sui)(sui)轉(zhuan)(zhuan)速變(bian)化較(jiao)明顯(xian),與1000 r/min的溫(wen)差達28K;而在(zai)3000 r/min以上,弧區(qu)(qu)溫(wen)度(du)變(bian)化僅2~8K,變(bian)化趨勢較(jiao)緩慢。

圖5 砂輪轉速為8000r/min時(shi)熱管砂輪溫度(du)場(chang)

圖(tu)6 弧(hu)區溫度隨(sui)砂輪轉速(su)的變化規律

 

2.1.3       壁厚對弧(hu)區(qu)溫度的影響

  設置熱管砂輪壁厚1.5mm,轉速3000 r/min,施加的熱流密度20 W/mm2,冷端壁面300K,在Fluent軟件中選(xuan)擇非穩態求解(jie)器,弧區溫(wen)度變(bian)(bian)化曲線如圖7所示,熱(re)管的(de)啟動(dong)時間即弧區溫(wen)度開始保(bao)持(chi)不變(bian)(bian)的(de)點所對應的(de)時間坐(zuo)標為16s。

圖7 弧(hu)區溫度隨時(shi)間的(de)變化規律 

  為(wei)了探究砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)壁(bi)(bi)厚(hou)對熱(re)管砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)換熱(re)能力的(de)影響,分(fen)別設(she)置壁(bi)(bi)厚(hou)為(wei)0.5mm、1 mm、1.5 mm,得到(dao)啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)隨壁(bi)(bi)厚(hou)大小(xiao)變(bian)化(hua)規律,如圖8所(suo)示,從圖8中可以看出,熱(re)管砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)的(de)啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)隨壁(bi)(bi)厚(hou)的(de)增加而變(bian)長,這一(yi)結果對熱(re)管砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)的(de)設(she)計有一(yi)定的(de)指導意義,減(jian)小(xiao)砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)外壁(bi)(bi)厚(hou)度可以加快熱(re)管砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)的(de)啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)。同時(shi)也得到(dao),砂(sha)(sha)(sha)(sha)輪(lun)(lun)壁(bi)(bi)厚(hou)在0.5~1.5 mm范圍內,弧區溫度變(bian)化(hua)并不大。

圖8 啟動時(shi)間隨壁厚的(de)變化規律

2.2      熱(re)管砂輪與無熱(re)管砂輪弧區溫度對比(bi)

  無熱管砂輪的幾何(he)模型與真(zhen)實(shi)砂輪的尺寸(cun)相同,外徑Φ320 mm,內徑Φ63.5mm,砂輪內部(bu)無熱管結構(gou),整個基(ji)體為45鋼材(cai)料,其(qi)余幾何(he)條(tiao)件與熱管砂輪相同。

  設置熱管轉速為3000 r/min,壁厚為1mm,冷端壁面溫度為300K,施加的熱流密度大小分別為10 W/mm2、15 W/mm2、20 W/mm2、40 W/mm2,與無熱(re)(re)管(guan)砂輪在(zai)(zai)相同轉速、相同熱(re)(re)流(liu)密度(du)(du)下的弧區(qu)(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)對比,在(zai)(zai)Fluent軟件(jian)中選擇一階(jie)非穩態求解器,熱(re)(re)管(guan)砂輪與無熱(re)(re)管(guan)砂輪弧區(qu)(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)隨時間變化規律(lv)如圖9、圖10所示。從圖中可以看出,熱(re)(re)管(guan)砂輪弧區(qu)(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)8s之前弧區(qu)(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)上(shang)升(sheng)由(you)急到緩(huan),8s之后緩(huan)慢(man)趨于平衡;而無熱(re)(re)管(guan)砂輪弧區(qu)(qu)溫(wen)(wen)度(du)(du)呈直線上(shang)升(sheng),30s時已(yi)經達到540K。

  為了探索熱管砂輪的換熱優勢,分別在不同熱流密度下對比熱管砂輪與無熱管砂輪弧區溫度,結果如圖11所示。從圖11中可以看出,在同一熱流密度下,熱管砂輪弧區溫度明顯低于無熱管的普通砂輪,且隨熱流密度增大熱管砂輪的換熱優勢更加明顯。在30s時,熱管砂輪早已達到平衡溫度,而無熱管的普通砂輪溫度仍處于上升趨勢,而且熱流密度較大如40 W/mm2時熱管(guan)砂輪(lun)弧區(qu)(qu)的平(ping)衡溫(wen)度僅(jin)381K,而無熱管(guan)的普通砂輪(lun)弧區(qu)(qu)溫(wen)度為1310K,兩者(zhe)相差900K左右。

圖11 熱管砂輪(lun)與無熱管砂輪(lun)弧區溫度對比

3         熱管砂輪磨(mo)削溫度場驗證試驗

3.1      試驗條件與方法

  為了驗(yan)(yan)(yan)證熱(re)管(guan)(guan)砂輪(lun)(lun)溫度場仿(fang)真(zhen)計算結果(guo),在磨(mo)床PROFIMAT MT408進行(xing)磨(mo)削(xue)(xue)對比試驗(yan)(yan)(yan)。為保證熱(re)管(guan)(guan)砂輪(lun)(lun)與無(wu)熱(re)管(guan)(guan)砂輪(lun)(lun)在再次試驗(yan)(yan)(yan)中磨(mo)削(xue)(xue)狀(zhuang)態一致(zhi),整個試驗(yan)(yan)(yan)過程都采用(yong)圖(tu)12所(suo)示(shi)的砂輪(lun)(lun)。試驗(yan)(yan)(yan)中先進行(xing)無(wu)熱(re)管(guan)(guan)砂輪(lun)(lun)的磨(mo)削(xue)(xue)試驗(yan)(yan)(yan),然后對砂輪(lun)(lun)進行(xing)抽真(zhen)空、注液與封尾(wei)使砂輪(lun)(lun)具有熱(re)管(guan)(guan)功能(neng)后再進行(xing)相同用(yong)量(liang)的磨(mo)削(xue)(xue)試驗(yan)(yan)(yan)。

 電鍍有序排布金剛石磨粒的熱管砂輪圖

圖(tu)12 電鍍有序排(pai)布金剛石磨粒(li)的熱管(guan)砂輪圖(tu)

  試(shi)(shi)驗(yan)測(ce)溫采用(yong)分(fen)塊試(shi)(shi)件(jian)夾絲半(ban)人工(gong)熱(re)電偶測(ce)量弧(hu)(hu)區工(gong)件(jian)表(biao)面溫度(du)分(fen)布,試(shi)(shi)件(jian)材料選用(yong)鈦合(he)金,具體試(shi)(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)見表(biao)2。測(ce)得磨削弧(hu)(hu)區前后工(gong)件(jian)表(biao)面的(de)最高(gao)電勢,根據鈦合(he)金-康銅(tong)絲與標準(zhun)熱(re)電偶標定曲線即可換算(suan)出所對應的(de)弧(hu)(hu)區溫度(du)。試(shi)(shi)驗(yan)測(ce)力選用(yong)KISTLER三相(xiang)壓電晶(jing)體測(ce)力儀。

表(biao)2 熱管砂輪磨削驗證參數

表2 熱管砂輪磨削驗證參數

 

3.2      試驗(yan)結果與分析

  圖13所(suo)示(shi)為電鍍(du)金(jin)剛石熱(re)(re)管砂輪磨削(xue)(xue)(xue)(xue)鈦合金(jin)熱(re)(re)電熱(re)(re)原(yuan)始信(xin)號,從(cong)圖中(zhong)可以看出(chu),進入磨削(xue)(xue)(xue)(xue)弧區后(hou),溫度曲線(xian)出(chu)現密集排列的(de)尖(jian)脈沖信(xin)號,這是(shi)磨粒磨削(xue)(xue)(xue)(xue)點溫度的(de)反映,磨削(xue)(xue)(xue)(xue)弧區溫度是(shi)測量值(zhi)內(nei)絡線(xian)的(de)最(zui)高(gao)點的(de)值(zhi)乘以標定值(zhi)。

電鍍金剛石熱管砂輪磨削鈦合金熱電勢原始信號 

圖13 電(dian)鍍金剛石熱管砂輪磨削鈦合(he)金熱電(dian)勢原始(shi)信號

 

  圖14為電鍍金剛石砂輪磨削鈦合金的原始(shi)信(xin)號,可以(yi)反映出(chu)砂輪從(cong)切(qie)入到(dao)切(qie)出(chu)整個磨削過程,力信(xin)號呈現周(zhou)期性變化。從(cong)放大的力信(xin)號(圖15)可以(yi)看(kan)出(chu),砂輪只(zhi)有近1/3的部分接(jie)觸到(dao)工件(jian),切(qie)向(xiang)力取最集(ji)中的一段信(xin)號的平均值。

電鍍金剛石砂輪磨削鈦合金原始力信號  

  為了與仿(fang)真的(de)磨(mo)削溫度相比(bi)較,磨(mo)削弧(hu)區(qu)產生的(de)熱流密度可(ke)以通過公(gong)式1計算得出:

                ;             (1)

  其中, -切削深度,mm;

  D-砂輪直(zhi)徑(jing),mm;

  B-磨削寬度,mm;

  F1-磨(mo)削切向力(li),N;

  vs-砂輪線(xian)速(su)度,m/s。

  結合試驗數據和仿真數據,做出熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)與無熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)弧區的(de)(de)對比結果(guo),如圖16所示(shi)。從圖16中可以看出試驗和仿真證(zheng)明(ming)了熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)弧區溫(wen)度明(ming)顯低(di)于(yu)無熱(re)管(guan)(guan)的(de)(de)普通砂(sha)輪(lun)。試驗中當(dang)熱(re)流密度達到22時,無熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)的(de)(de)弧區溫(wen)度近(jin)似達到973K,工件表面已(yi)經(jing)燒傷;而熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)弧區溫(wen)度僅為663K,降低(di)了近(jin)50%,且當(dang)切深增加(jia)0.05mm時,弧區溫(wen)度為773K,溫(wen)度上升的(de)(de)速率(lv)降低(di)。由此可見,試驗結果(guo)與仿真結果(guo)趨勢一(yi)致,熱(re)管(guan)(guan)砂(sha)輪(lun)在磨削過(guo)程中能夠實現弧區的(de)(de)強化(hua)換熱(re),并降低(di)磨削溫(wen)度。

  另(ling)一方面,在相同熱(re)流密度(du)下,試(shi)驗(yan)結果(guo)(guo)比仿真結果(guo)(guo)偏高(gao),其原因主要是在建立仿真模型時認為熱(re)管砂(sha)輪(lun)始終處于理(li)想的(de)(de)良好工作狀(zhuang)態,然而在實際磨削試(shi)驗(yan)中(zhong),熱(re)管砂(sha)輪(lun)的(de)(de)換熱(re)能力會受到(dao)熱(re)管結構、砂(sha)輪(lun)轉(zhuan)速以及冷端散(san)熱(re)條件等因素(su)的(de)(de)影響,所(suo)以試(shi)驗(yan)中(zhong)熱(re)管砂(sha)輪(lun)不能達到(dao)與(yu)仿真相同的(de)(de)理(li)想工作狀(zhuang)態,造成了試(shi)驗(yan)結果(guo)(guo)比仿真結果(guo)(guo)偏高(gao)。

干磨削鈦合金對比驗證試驗結果  

 圖16 干磨削鈦合金(jin)對比驗(yan)證試驗(yan)結(jie)果

 

4    ;     結論

  (1) 從熱管仿真研究結果可以看出,弧區與熱流密度和砂輪轉速等參數相關,熱管砂輪弧區溫度隨著熱流密度增大而升高,在熱流密度80 W/mm2時,也(ye)能控制(zhi)弧(hu)區(qu)溫(wen)度(du)(du)(du)在500K以(yi)(yi)下;隨著砂輪(lun)轉(zhuan)速的增大,磨削弧(hu)區(qu)溫(wen)度(du)(du)(du)會降低(di),從(cong)仿真結(jie)果看(kan),轉(zhuan)速在3000 r/min以(yi)(yi)下,弧(hu)區(qu)溫(wen)度(du)(du)(du)變化(hua)較快,3000 r/min以(yi)(yi)上,弧(hu)區(qu)溫(wen)度(du)(du)(du)變化(hua)緩慢;外壁(bi)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)主要是(shi)對(dui)熱(re)管砂輪(lun)的啟動(dong)時間(jian)有(you)影響,壁(bi)厚(hou)(hou)為0.5mm時,啟動(dong)時間(jian)僅10s。

  (2) 通過仿真和試驗結合,對比結果表明,熱管砂輪熱弧區溫度明顯低于無熱管砂輪,而且隨著熱流密度的增大,熱管砂輪的換熱優勢不斷增大,兩者溫差越來越大。從仿真結果看,熱流密度10 W/mm2時,熱管砂輪弧區321K,比無熱管砂輪溫度低近200K;在熱流密度為30 W/mm2時,二(er)(er)者弧區溫(wen)度(du)相差近550K。從試驗結果看(kan),在砂(sha)輪切削(xue)(xue)嘗試單因素試驗中,砂(sha)輪線速度(du)為50m/s,工(gong)件進給速度(du)60mm/min,當切削(xue)(xue)深度(du)0.15mm時,其磨削(xue)(xue)溫(wen)度(du)相對(dui)于無(wu)熱管砂(sha)輪降低了近50%,且隨著(zhu)磨削(xue)(xue)用量的(de)(de)增加,二(er)(er)者的(de)(de)溫(wen)度(du)相差越大,換(huan)熱能力變強(qiang),換(huan)熱優勢更加明顯。

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作者簡介

梁星(xing)慧,女,1987年(nian)生,南京航空航天大學(xue)(xue)機電學(xue)(xue)院碩士研究生,主要研究方向:高效精(jing)密加工技術(shu)。

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