南京基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工數(shù)值分析與試驗(yàn),南京自動(dòng)拋光機(jī)

在軍事、航空航天、農(nóng)業(yè)機(jī)械、能源等領(lǐng)域很多關(guān)鍵零件都存在微小孔零件，如坦克及步兵戰(zhàn)車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)噴嘴、工業(yè)及農(nóng)業(yè)用霧化噴嘴等。關(guān)鍵零件的表面質(zhì)量往往決定整體使用性能，因此零件的表面質(zhì)量需要得到保證，并需要減少零件的磨損、提高其配合精度和疲勞強(qiáng)度以及耐腐蝕性等性能。該類零件的光整加工屬于微細(xì)流道的精密加工范疇。 

在精密與超精密加工領(lǐng)域，最為棘手的難題之一是對(duì)噴嘴的精密光整研磨拋光。多物理場(chǎng)固液兩相磨粒流精密研拋技術(shù)是對(duì)微小孔類零件有效的精密加工手段。磨粒流精密研拋技術(shù)可加快國(guó)防工業(yè)和航空航天業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，獲得更高性能更高質(zhì)量的武器裝備和航天器。

研究表明，隨著入口速度的增大，顆粒與零件表面的摩擦與碰撞作用更為劇烈，顆粒動(dòng)能轉(zhuǎn)化為切削能，提高了材料的去除率；當(dāng)顆粒碰撞應(yīng)力小于材料極限應(yīng)力時(shí)，材料只發(fā)生塑性變形，當(dāng)碰撞應(yīng)力大于材料極限應(yīng)力時(shí)，才會(huì)發(fā)生材料去除，同時(shí)提高了磨粒流精密研拋效率。

磨粒流

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)膠頭微小孔表面粗糙度隨著入口速度的增大而顯著降低，表面粗糙度Ra 值由磨粒流加工前的2.03 μm 降低到磨粒流加工后的0.65 μm，經(jīng)磨粒流加工表面變得光滑平整。

研究結(jié)果表明，在磨粒流光整加工過(guò)程中，主要運(yùn)動(dòng)為顆粒與毛刺的碰撞和剪切，流體只是作為一個(gè)載體，引導(dǎo)顆粒的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)壁面進(jìn)行拋光。

該文結(jié)果對(duì)固液兩相磨粒流精密研拋微小孔研究具有重要的學(xué)術(shù)意義、工業(yè)價(jià)值和社會(huì)效益。