摘要: 磨料流加工技术有诸多的加工优点，使其成为光整加工技术应用中最广泛的加工方法之一。从磨料流加工技术出现以来，大量的研究工作为通过实验观察或分析得出的定性结论，虽然取得了一定的成果，但进展有限。影响磨料流加工的因素很多，如流体磨料的粘... 展开 磨料流加工技术有诸多的加工优点，使其成为光整加工技术应用中最广泛的加工方法之一。从磨料流加工技术出现以来，大量的研究工作为通过实验观察或分析得出的定性结论，虽然取得了一定的成果，但进展有限。影响磨料流加工的因素很多，如流体磨料的粘度、弹性、磨料的混合率、加工温度等。由于流体磨料的粘弹性超出现有流变仪的量程范围，并且由于磨料的切削作用，会对流变仪造成损坏，不可能使用昂贵的流变仪进行流变参数的测量，如果磨料的粘弹性以及一些重要的流变参数不能准确测得，将不能对磨料流加工进行深入的研究，因此流体磨料流变测试装置的研发，流体磨料粘弹性测试以及流变性质的研究就显得很重要。本文主要工作与结论归纳如下: 首先对粘弹性流体磨料在圆形管道中的流动形态做了深入的理论探讨，得出流体磨料在圆形管道中三个区域的流动特性、流体磨料在全展流区柱坐标下z向、r向、θ向的运动方程。并且在非牛顿流体理论的基础上得到流体磨料在圆形孔道内的流动的流变性质。 在流体磨料圆形孔道内流动流变性质理论分析的基础上，研制了流体磨料流变测试装置。利用该流体磨料流变测试装置和专用毛细管流变仪对同一种磨料载体进行粘弹性及流变参数测试，将测试结果进行对比，验证了所研制的流体磨料流变测试装置的可靠性。 用相同载体、不同粒度的磨粒配置成1#、2#两种流体磨料，利用流变测试装置在三种不同温度(25℃、35℃、45℃)下对磨料进行流变测试，得到流体磨料的剪切应力τw、剪切速率γw、表观粘度η以及第一法向应力差N1。通过理论计算和分析得到结论:流体磨料的剪切应力随剪切速率的升高而升高，其表观粘度随剪切速率的升高而降低;流体磨料的流变指数n都小于1，并且随温度的升高流变指数n会升高并趋近于1;流体磨料的粘稠系数K随温度升高会降低;第一法向应力差会随剪切应力的升高而升高，随温度的升高而降低。测试结论很好地验证了流体磨料属于非牛顿流体中的假塑性流体的理论分析，测得的流变参数为磨料流加工的参数选择提供了参考依据，为进一步深入研究奠定了坚实的理论基础。 (4)基于有限元分析软件Polyflow对粘弹性流体磨料在圆形管道内的流动形态进行数值模拟，得出并且管道内流体磨料沿流动方向的压力呈线性分布，流体磨料沿管道径向速度呈柱塞状分布。在增大入口流量和增大磨料表观粘度的情况下，流体磨料在圆形管道中流动沿流动方向的压力明显升高，压力梯度随之升高，流体磨料沿管道径向速度也有很大的提高。入口流量和表观粘度越大，径向速度呈现的柱塞状越明显，这有助于流体磨料边界层与壁面之间流速差增大，进而增大磨粒与壁面之间的剪切力，有利于工件表面材料的去除。压力模拟结果与实验测试结果进行对比可得两者压力梯度的平均相对误差为5％，模拟结果与实验结果数值基本一致，很好的验证了数值模拟研究的合理性，为磨料流加工的进一步数值模拟研究提供了方法依据。 收起