纺织钢领新型抛光工艺及其抛光机理的研究

论文摘要

本文创造性地将化学机械抛光(CMP)技术应用于纺织钢领的抛光中。通过试验表明:相对于传统的磨料流加工(AFM)技术,CMP技术抛光钢领时具有抛光效率高、表面光洁度好等优点。通过正交试验的方法,找出了公转转速、磨料容积比等诸多因素影响下的最好水平组合,并且,应用这种最好组合所做的抛光试验,也取得了令人满意的结果。通过计算流体力学(CFD)的方法,发现料桶形状和转动比对抛光效率也存在着影响。转动比控制着行星料桶内部液固两相的流态特征,而不同的流态特性影响着钢领的抛光效率。将模拟结果与高速摄影的试验进行了对比,结果表明CFD模拟结果是很可靠的。通过对比各种转动比下的特征图,发现随着转动比的增大,行星料桶内部磨料经历了由堆积在料桶一侧到弥散最后再到堆积在料桶四周的一系列的变化过程。而磨料在料桶中的弥散程度对抛光效率的影响也是显著的,当磨料堆积在一侧时,分布在另一侧的钢领难以达到与在磨料中的钢领同样的抛光效果;同样,当磨料紧贴在料桶壁面的四周时,分布在料桶中间的部分钢领也难以很好的抛光,由此,得出了离心抛光机最佳转动比的控制范围。最后,论文主要分析了行星料桶中抛光钢领的抛光机理,并且研究了软质层的生成对磨损率和抛光质量等重要参数的影响。试验及研究表明:在软质层的作用下,随着磨损率的增加,钢领表面的质量相应得到了提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢领简介
• 1.1.1 BC 型下支撑多点接触钢领
• 1.1.2 PG 型钢领
• 1.1.3 DB 型钢领
• 1.1.4 棉纺ZM 型锥面钢领
• 1.2 传统磨料流技术抛光钢领
• 1.2.1 陶球抛光
• 1.2.2 湿式行星抛光
• 1.3 化学机械抛光技术抛光钢领
• 1.3.1 化学机械抛光技术简介
• 1.3.2 CMP 技术抛光钢领
• 1.3.3 CMP 钢领方法的介绍
• 1.3.4 CMP 技术抛光钢领的注意事项
• 1.3.5 研究目的
• 1.4 本课题重要研究的内容
• 第二章 钢领的抛光工艺
• 2.1 试验工艺
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 抛光的工艺流程
• 2.2 样品制备
• 2.3 CMP 抛光钢领的可行性试验
• 2.4 正交试验
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 数据采集
• 2.4.3 回归分析
• 2.5 结论
• 第三章 CFD 简介及离心抛光的数学建模
• 3.1 计算流体力学概述
• 3.2 控制方程
• 3.2.1 质量守恒方程
• 3.2.2 动量守恒方程
• 3.2.3 能量守恒方程
• 3.2.4 组分质量守恒方程
• 3.3 对控制方程的讨论
• 3.4 FLUENT 软件介绍
• 3.4.1 FLUENT 软件介绍
• 3.4.2 FLUENT 中提供的湍流模型
• 3.4.2.1 Spalart-Allmaras 模型
• 3.4.2.2 RNGk-ε模型
• 3.4.2.3 k-ω模型
• 3.4.2.4 雷诺应力模型（RSM）
• 3.4.3 FLUENT 中采用的多相流模型
• 3.4 离心抛光的数学建模
• 3.4.1 离心抛光的概述
• 3.4.2 磨料运动的计算模型
• 3.4.3 大团磨料运动的两相流模型
• 第四章 CFD 模拟及分析
• 4.1 利用FLUENT 建立模型
• 4.1.1 FLUENT 中模型的建立
• 4.1.2 模型的网格划分
• 4.1.3 FLUENT 中主要步骤
• 4.2 模拟结果及分析
• 4.2.1 I=0.13 时行星料桶流场模拟
• 4.2.2 不同转动比I 下流场的模拟及分析
• 第五章 抛光机理的分析
• 5.1 钢领抛光的宏观机理
• 5.2 钢领抛光的微观机理
• 5.2.1 分析与说明
• 5.2.2 表面粗糙度分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文