磨料流加工中流體磨料流變性質(zhì)的研究.pdf

1、磨料流加工技術(shù)有諸多的加工優(yōu)點，使其成為光整加工技術(shù)應用中最廣泛的加工方法之一。從磨料流加工技術(shù)出現(xiàn)以來，大量的研究工作為通過實驗觀察或分析得出的定性結(jié)論，雖然取得了一定的成果，但進展有限。影響磨料流加工的因素很多，如流體磨料的粘度、彈性、磨料的混合率、加工溫度等。由于流體磨料的粘彈性超出現(xiàn)有流變儀的量程范圍，并且由于磨料的切削作用，會對流變儀造成損壞，不可能使用昂貴的流變儀進行流變參數(shù)的測量，如果磨料的粘彈性以及一些重要的流變參數(shù)不能

2、準確測得，將不能對磨料流加工進行深入的研究，因此流體磨料流變測試裝置的研發(fā)，流體磨料粘彈性測試以及流變性質(zhì)的研究就顯得很重要。本文主要工作與結(jié)論歸納如下:
　　 首先對粘彈性流體磨料在圓形管道中的流動形態(tài)做了深入的理論探討，得出流體磨料在圓形管道中三個區(qū)域的流動特性、流體磨料在全展流區(qū)柱坐標下z向、r向、θ向的運動方程。并且在非牛頓流體理論的基礎(chǔ)上得到流體磨料在圓形孔道內(nèi)的流動的流變性質(zhì)。
　　 在流體磨料圓形孔道內(nèi)流動

3、流變性質(zhì)理論分析的基礎(chǔ)上，研制了流體磨料流變測試裝置。利用該流體磨料流變測試裝置和專用毛細管流變儀對同一種磨料載體進行粘彈性及流變參數(shù)測試，將測試結(jié)果進行對比，驗證了所研制的流體磨料流變測試裝置的可靠性。
　　 用相同載體、不同粒度的磨粒配置成1#、2#兩種流體磨料，利用流變測試裝置在三種不同溫度(25℃、35℃、45℃)下對磨料進行流變測試，得到流體磨料的剪切應力τw、剪切速率γw、表觀粘度η以及第一法向應力差N1。通過理論計

4、算和分析得到結(jié)論:流體磨料的剪切應力隨剪切速率的升高而升高，其表觀粘度隨剪切速率的升高而降低;流體磨料的流變指數(shù)n都小于1，并且隨溫度的升高流變指數(shù)n會升高并趨近于1;流體磨料的粘稠系數(shù)K隨溫度升高會降低;第一法向應力差會隨剪切應力的升高而升高，隨溫度的升高而降低。測試結(jié)論很好地驗證了流體磨料屬于非牛頓流體中的假塑性流體的理論分析，測得的流變參數(shù)為磨料流加工的參數(shù)選擇提供了參考依據(jù)，為進一步深入研究奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。
　　

5、(4)基于有限元分析軟件Polyflow對粘彈性流體磨料在圓形管道內(nèi)的流動形態(tài)進行數(shù)值模擬，得出并且管道內(nèi)流體磨料沿流動方向的壓力呈線性分布，流體磨料沿管道徑向速度呈柱塞狀分布。在增大入口流量和增大磨料表觀粘度的情況下，流體磨料在圓形管道中流動沿流動方向的壓力明顯升高，壓力梯度隨之升高，流體磨料沿管道徑向速度也有很大的提高。入口流量和表觀粘度越大，徑向速度呈現(xiàn)的柱塞狀越明顯，這有助于流體磨料邊界層與壁面之間流速差增大，進而增大磨粒與壁面