发布时间：2024-04-18 来源：网络
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Mechanicaland Electrical Engineering Studyon High Efficiency GrindingwithHeat PipeGrinding Wheels A Thesis in MechanicalEngineering by He Qingshan Advised by Prof. Fu Yucan Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy October, 2013 万方数据承诺书本人声明所呈交的博士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名: 日期: 万方数据南京航空航天大学博士学位论文 I 摘要目前强韧性材料(如钛合金、高温合金)在高效磨削加工中暴露出的主要问题之一是磨削弧区温度过高引起的工件烧伤。传统理论认为,尽可能多的将磨削液引入到磨削弧区是保证对其强化换热的有效手段,但实际上,随着砂轮线速度、磨削深度以及工件进给速度的不断提高, 再加上磨削弧区又相对封闭,磨削液越来越难进入到弧区。另一方面,一旦在磨削过程中磨削弧区的热流密度输入达到成膜沸腾的临界值,由于工件表面形成汽膜层的阻挡,磨削液更是无法在磨削弧区起到正常的换热作用。本文提出利用热管技术实现强韧性难加工材料高效磨削的构想,并设计制作出基体中带有热管的新型磨具——热管砂轮,使积累在磨削弧区的热量能够经砂轮自身热管作用迅速的疏导出去,从而达到降低磨削弧区温度的目的。基于上述构想,本文主要完成了以下几个方面的工作:1、设计制作了一种热管砂轮结构,并对热管砂轮结构的密封性与结构强度进行了检测,结果表明,砂轮结构的密封效果能够保证热管后续的使用寿命,且砂轮结构强度可以满足高效磨削加工时的使用要求。利用建立的热管砂轮制作平台,制作出能够用于磨削的电镀CBN热管砂轮。 2、建立了热管砂轮传热性能评价系统平台,并在该平台上进行热管砂轮与无热管砂轮的传热能力对比试验,证实了热管砂轮具有的传热优势。同时还进一步掌握了不同因素对热管砂轮传热能力与启动时间的影响规律,并对热管砂轮在工作状态时的传热机理进行了分析。此外, 通过比较热管砂轮和普通实心砂轮的等效热阻,结果表明,由于热管的传热作用可以将砂轮传热能力提高一个量级的水平,这也进一步验证了热管砂轮具有对磨削弧区热量进行迅速疏导的潜力。 3、利用FLUENT仿真软件建立了热管砂轮在平面磨削中的三维传热模型,并分析了砂轮转速、冷凝端冷却条件以及热端热流输入条件三个因素对磨削弧区温度的影响。仿真结果表明, 热管砂轮在磨削中能够起到有效降低磨削弧区温度的作用。 4、使用电镀CBN热管砂轮和无热管电镀CBN砂轮进行了钛合金和高温合金材料的磨削对比试验。试验结果表明,在相同试验条件下,热管砂轮在缓磨和高效深磨过程中能够有效疏导磨削弧区的热量,从而将磨削温度始终维持在较低水平,并防止工件烧伤。关键词:高效磨削,热管砂轮,强韧性难加工材料,磨削温度,磨削弧区,强化换热万方数据热管砂轮高效磨削加工技术研究 II Abstract At present,one of the most problemsexposed in the high efficiencygrindingof strength and toughnessdifficult-to-cutmaterialssuch as titanium alloy and superalloyis the workpiece burncaused byhigh grinding temperature in thegrinding contact theoryconsiders that making a large quantity of coolant into the grinding contact zone is an effective methodto ensure its effectof heat transfer enh冰球突破
