文献类型：期刊文章

作　　者：计时鸣[1] 葛江勤[1] 高涛[2] 谭大鹏[1] 陈国达[1] 李琛[3]

机构地区：[1]浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室 [2]中国联合工程公司 [3]中国计量大学质量与安全工程学院

出　　处：《机械工程学报》

基　　金：国家自然科学基金(51575494,51375446);国家自然科学基金青年项目(51405461);浙江省自然科学基金(LZ14E050001,LR16E050001)资助项目

年　　份：2018

卷　　号：54

期　　号：5

起止页码：129-141

语　　种：中文

收录情况：AJ、BDHX、BDHX2017、CAS、CSA、CSA-PROQEUST、CSCD、CSCD2017_2018、EI、IC、JST、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：软性磨粒流加工能有效解决复杂结构曲面的抛光问题。基于该技术特点,针对硬脆性材料加工存在的技术问题,提出一种面约束软性磨粒流加工方法,即通过在工件表面设置窄缝约束流道,利用多向磨粒流注入法,在流道中形成高速涡旋磨粒流抛光工件。同时,针对传统磨粒流建模无法描述磨粒-壁面碰撞行为的不足,提出一种基于计算流体力学与离散元法耦合的磨粒流建模方法(Computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM),并通过该方法得到了磨粒-壁面碰撞分布及工件表面材料去除分布,在此基础上研究了面约束软性磨粒流加工的均匀性。结果表明:入口直径是影响磨粒-壁面碰撞均匀性的关键因素,随着直径的增大,碰撞分布存在最优值;当磨粒流处于不同的流态时,流体黏度对材料去除的作用原理不同,低黏度流体下材料去除均匀性有明显提升。最后搭建试验平台,通过对比试验验证了建模方法及抛光方法的有效性,试验结果显示,面约束软性磨粒流抛光方法能够使得单晶硅表面粗糙度从506.71 nm降低到10.17 nm。

关 键 词：面约束软性磨粒流  CFD-DEM  硬脆性材料 磨粒-壁面碰撞  

分 类 号：TB306[材料类]