基于CFD的超聲空化對拋光介質(zhì)運(yùn)動影響的研究.pdf

1、模具在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，激烈的市場競爭和對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提升致使對模具表面處理趨向精密化。拋光是模具制造業(yè)中一道至關(guān)重要的工序，拋光工序直接影響產(chǎn)品的性能。眾多材料具有一些特性，如持續(xù)高溫下的高強(qiáng)度和剛度、極高的硬度、脆性、耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)惰性等，這些特性均需經(jīng)過包括拋光在內(nèi)的精密加工才能得以體現(xiàn)。目前國內(nèi)對模具的拋光，特別是異型的模腔主要依賴于手工，拋光的質(zhì)量往往取決于操作者的熟練程度，這將直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，

2、甚至?xí)档彤a(chǎn)品應(yīng)有的性能；此外，手工拋光還使拋光效率低下。因此，亟需一種有效的自動化的拋光方法能夠解決復(fù)雜曲面、凹槽、盲孔等異型腔的拋光問題，提高拋光效率，穩(wěn)定拋光質(zhì)量。
　　本文針對新型超聲拋光方法中的一基礎(chǔ)理論問題進(jìn)行了研究，對由超聲換能器高頻振蕩產(chǎn)生的超聲空化進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬。超聲拋光的復(fù)雜性和微觀性因素，包括聲壓場和汽含率的分布、微觀磨粒的運(yùn)動機(jī)理以及各影響因素對超聲空化的影響，都難以采用實(shí)驗(yàn)手段直接觀測，因此，本

3、文采用了基于CFD的數(shù)值仿真方法對上述關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，主要的內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下：
　　(1)文中首次采用FLUENT中的湍流模型、空化模型以及動網(wǎng)格模型模擬了超聲拋光中的聲致空化現(xiàn)象，分析了超聲空化產(chǎn)生的能量可加強(qiáng)磨粒對模具異型腔的拋磨，導(dǎo)致更為強(qiáng)烈的材料去除，并給出了具體的驗(yàn)證方法。
　　(2)本文還利用MINITAB中DOE模塊對拋光試驗(yàn)進(jìn)行了正交設(shè)計(jì)，得到各影響因子之間的交互作用以及影響超聲拋光的最主要因素。

4、r>　　(3)另外，研究中并未發(fā)現(xiàn)空化的選擇性，空泡在模具異型腔內(nèi)的分布相對穩(wěn)定，集中出現(xiàn)在模具異型腔底面中心附近，而在內(nèi)壁處和邊緣地帶相對較少。根據(jù)空化在模具異型腔內(nèi)的分布，磨粒的速度發(fā)生相應(yīng)的變化。
　　(4)為使超聲拋光達(dá)到更精密的拋光效果，需抑制空化效應(yīng)對磨粒材料去除率產(chǎn)生的影響，而著重強(qiáng)化磨粒本身對工件表面的研磨作用。
　　(5)可通過改變超聲頻率、振幅、液體黏度以及工具頭深度等改變超聲拋光過程中空化作用的強(qiáng)弱，這