摘要在不同行業(yè)中

1、摘要在不同行業(yè)中，對于精確零件的需求已導(dǎo)致了一場機械加工工藝的革命。鑒于此，非傳統(tǒng)機械加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文提出了一種利用空化法加工材料的新方法。它被稱為空化加工（厘米）。給出了兩種空化的空化加工：加工（HCM），和超聲波加工（UCM），他們將被引入，和與他們相關(guān)的參數(shù)將被提出。 關(guān)鍵詞 氣蝕加工，流體力學(xué)，超聲波，磨料顆粒。1 引言傳統(tǒng)機械加工過程是一種加工方式，從材料上面去除材料以片狀的形式。因此，高精確度和準(zhǔn)確度無法實現(xiàn)。Taguchi提到較高的精密度和準(zhǔn)確度不能達(dá)到使用傳統(tǒng)的加工過程中，材料是在片的形式除去。此外，所施加的力可以損壞工件表面和所能觀察到達(dá)到的表面光潔

2、度與傳統(tǒng)的加工過程是非常差 1 ， 2 。在許多情況下，由于它們的形狀和材料類型和其他相關(guān)的因素，不能用傳統(tǒng)的機械加工工藝加工的工程材料，對于這些，特種加工（NTM）過程已經(jīng)發(fā)展為響應(yīng)新的，具有挑戰(zhàn)性的，和不尋常的加工或形狀的要求 4 。在NTM過程的材料在原子或分子的形式單獨或組去除。此外，低應(yīng)力可以防止損壞工件表面，達(dá)到所需的精度，可以實現(xiàn)這些過程 2 。NTM按使用材料去除的能量類型分為四類：化學(xué)，電化學(xué)，機械和熱 4 。放電加工（EDM），化學(xué)加工（CHM），電化學(xué)加工（ECM），超聲波加工（USM），激光束加工（LBM），和磨料水射流加工（AWJM）是一些類型的NTM 5 ?？栈环Q

3、為在液體中氣泡反復(fù)的形成和瞬間爆炸，產(chǎn)生非常大的流體動力應(yīng)力的現(xiàn)象。這些氣泡可以是氣體或蒸汽填充，在廣泛的條件下可以發(fā)生在各種各樣的液體中。一種球形泡沫爆炸造成沖擊力。這會導(dǎo)致高壓力和沖擊力。此時壓力脈沖的幅度可能高達(dá)103兆帕。泡沫的破裂可以去除表面小顆粒。這就是所謂的空蝕。空化降低了液壓系統(tǒng)的性能，并產(chǎn)生了不好的噪音和振動，這是不可取的。 空蝕是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，涉及到流體力學(xué)、機械、冶金、化學(xué)等方面。但在其他的領(lǐng)域卻有一定益處，如超聲波清洗，在生物和醫(yī)藥領(lǐng)域，促進化學(xué)反應(yīng)。本文介紹了一種利用空化過程進行非傳統(tǒng)機械加工的新方法。這種方法可以被稱為空化加工（厘米）。水力系統(tǒng)中的空化導(dǎo)致沖蝕。但

4、在與加工過程的時間比較，沖蝕的時間過長。用適當(dāng)比例的磨料顆粒在液壓液中能減少沖蝕時間。因此，工件能夠在微小尺度上進行加工運用空化加工技術(shù)。本文組織如下。首先，對NTM和空化相關(guān)文獻進行了綜述。其次，該方法對NTM的發(fā)展。最后，結(jié)論和未來的研究方向。2 文獻綜述A NTM 步驟在一些新的較難加工的工程材料必須使用NTM過程。NTM技術(shù)的使用變得越來越不可避免在車間中。在現(xiàn)今的制造環(huán)境中，對微米和納米機械加工的需求使得這一過程更為重要 1 。在電火花加工過程中，通過在一個工具（電極）和工件之間的控制電火花來實現(xiàn)，這兩者都是在一種介質(zhì)中浸漬的。在這個過程中，這兩個工具和工件應(yīng)該具有導(dǎo)電性 10 ，

5、5 。USM的過程實際上是用來加工導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料。其材料去除機理包括沖擊和錘擊。USM為脆性材料 11 時特別的有效的， 5 。在電解加工過程中，工件在電解槽中陽極電解時產(chǎn)生的物質(zhì)溶出。陰極由一個狹窄的電解間隔，通過電解質(zhì)流與高速的陽極分離。這個過程需要導(dǎo)電的材料。在上述過程中，工件的形狀遵循刀具的形狀。有幾個NTM在討論每個分枝過程的優(yōu)點和缺點，導(dǎo)致其特定的應(yīng)用 5 相關(guān)。B空化過程作為在氣蝕過程中經(jīng)常討論的，壓力脈沖的振幅為高（大于1GPa），并且它的特征還在于由持續(xù)時間短（約1毫微秒到s的）。因為爆區(qū)非常小的尺寸（10-5米），以及壓力快速的上升，實際的壓力的內(nèi)爆期間的估計是非常困難的

6、。以往的研究表明，能通量的密度，由內(nèi)爆空化氣泡在單位時間內(nèi)提供給該材料，可以假定正比于下面的表達(dá)式：其中，T是采樣周期的持續(xù)時間，密度，C聲音在液體中的傳播速度，M壓力區(qū)間的數(shù)目，Nk通過在一個單一的時間間隔的壓力傳感器來測量的脈沖數(shù)，Pk壓力振幅的值對應(yīng)每個單間隔的中點，k是在區(qū)間的連續(xù)數(shù) 13，14。有很多參數(shù)影響氣蝕侵蝕。阿莉恰Krella6成立即侵蝕是指數(shù)依賴于由內(nèi)爆空化氣泡供給到材料（J）的能量;因此，每一個參數(shù)影響j可以視為空蝕的一個重要因素。這些參數(shù)和所提到的參數(shù)（1）是相同的。在此公式中，最重要的因素是密度，涉及到液體型。氣蝕可以采用具有較低的密度增加液體。 Krella還提到

7、的是，對一個閾值的空化能量通量密度-J =10mW的/平方米，低于該密度無顯著侵蝕。另一個重要因素是空化數(shù)使用在水力空化。它可以被定義如下：其中，p是在在流量（上流側(cè)壓力）的參考點的壓力，Pv為所述液體在基準(zhǔn)溫度，是液體密度，v是在參考點的特征速度的氣壓。減少空化數(shù)，導(dǎo)致在空化發(fā)生幾率較高的情況下，或在已存在的空化的幅度增加 15 。16，這表明，鋼的晶粒大小對產(chǎn)生鋼樣品的表面上的侵蝕的性質(zhì)有重要的影響。氣蝕的阻力減小晶粒尺寸不斷增大。這些實驗顯示鋼增加了氣蝕阻力，如果有一個增加的機械性能。他們使用在實驗不同pH值的水，并指出，通過改變pH值的侵蝕速率的變化。降低的pH值造成的增加汽蝕破壞16

8、。 Jazi等。 17認(rèn)為對空化不同流速的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在較高的流速更多的泡沫崩潰，此外，他們提到，在較高的流速產(chǎn)生空化氣泡具有更高的能量;因此更侵蝕的預(yù)期。 Auret等。 18這在其左右的空化實驗中所用的水表明，爆炸率隨水溫度的函數(shù)，它達(dá)到最大值量在約65（對于銅和鋁）。 19發(fā)現(xiàn)這個溫度約50的不銹鋼。他們使用的水在實驗來預(yù)測侵蝕速率所引起的氣穴不銹鋼。侵蝕速率功能隨著溫度從10個增加到50。郎巖井等人20得出的結(jié)論是水不同的表面張力可影響的侵蝕。它們通過加入潤濕劑，從0.0025至3.0調(diào)整表面張力的值。他們看到的侵蝕速率增加潤濕劑逐漸減小。氣壓會影響氣蝕率。據(jù)報道，當(dāng)蒸汽壓力增加時

9、，氣泡的數(shù)量增加，并因此增加了侵蝕速率。也可以說，該溫度下的侵蝕率是由于相對蒸汽壓21的增加而增加。22制作的拉應(yīng)力對空蝕的影響。他們說，在穩(wěn)定狀態(tài)下，可清楚地認(rèn)識到，隨著計算出的重量損失侵蝕的平均深度增加了施加的拉伸應(yīng)力。拉應(yīng)力提高裂紋擴展和加速侵蝕。施加拉伸應(yīng)力的幅度是根據(jù)彈性變形的范圍內(nèi)。在液體中的氣體（空氣）的含量也可以影響對氣蝕。改變在液體中的氣體含量，氣穴的不同的值可以實現(xiàn)的。我們可以看到，氣穴生長時在液體中的氣體含量增加;因此氣蝕可以通過控制液15的空氣含量來控制。3 空化加工 加工，與服用空化優(yōu)勢被引入加工在微納米尺度的創(chuàng)新方法。通過利用磨料顆粒的適當(dāng)比例在輸送液體在該方法中，

10、有可能以增加氣蝕速率來實現(xiàn)的。因此，該方法可以在分子和原子級加工中使用。如果由氣蝕產(chǎn)生的氣泡被取為球體，所述液體的磨料顆粒散在球體的表面上。氣泡的爆炸導(dǎo)致磨料顆粒脫粒到工件表面，因此，產(chǎn)生一個從部分的分子（或原子）排屑。對于在加工的最大輸出兩套參數(shù)必須考慮和控制。第一組是那些關(guān)于磨粒。材料去除速率可以與仔細(xì)選擇這些參數(shù)來控制。另一組是那些與氣穴。這些參數(shù)必須以達(dá)到最大的氣穴和在過程因此最大侵蝕仔細(xì)選擇。此外，適當(dāng)選擇這些參數(shù)可以幫助從氣泡的爆炸控制氣泡的尺寸以及所釋放的能量。此功能主持表面的侵蝕。A. 參數(shù) 磨料顆粒有關(guān)這些參數(shù)包括粒子的大小，材料，形狀和磨料顆粒在輸送液體的部分。在類似的過程

11、，氧化鋁，碳化硼，和碳化硅被利用，因為它們的硬物質(zhì)。它們也可以用于在此過程中，因為該機制是相同的。萬一形狀的，它們必須是銳利的，但不是球體，為了簡化排屑。B. 參數(shù)與空化有關(guān)1.密度能量通量：此功能的數(shù)量可以從（1）確定。此能量被埋葬到磨料顆粒，并將它們脫粒到工件表面。的能量越高，越的侵蝕。殲創(chuàng)建氣穴的最低金額為10毫瓦/平方米。的（1）中的參數(shù)的量，必須仔細(xì)選擇，使得j達(dá)到最大值?；诘仁剑后w的密度有扭轉(zhuǎn)與J.關(guān)系。因此，實現(xiàn)了液體的密度必須在最小最大侵蝕。2，空化數(shù)：減少這個數(shù)字的導(dǎo)致更多的侵蝕。因此，該數(shù)量必須盡可能地低。這個數(shù)是由圍繞孔的上游和下游的壓力來控制。3.粒度：在鋼的情況下

12、，晶粒尺寸影響氣蝕，從而使人們更好的加工實現(xiàn)大尺寸晶粒。因此，如果晶粒尺寸更大，更快的加工被造成。4. pH值的情況下使用水作為液體的量：越酸性水（pH <7）越空蝕，所以用酸的某一部分水上可以增加侵蝕速度。5.流量：增加流量可以增加氣泡從而增加侵蝕汽蝕和能量。增加的流量，可以在高考的壓力交替和孔出口的手段。這個壓力是交替，（2），其它的增加也減小空化數(shù)的分母，從而增強了侵蝕。的液體6.溫度：上升溫度到某一速率可以增加氣蝕。因此，控制溫度可以主持氣蝕。7.表面張力：侵蝕的能力，根據(jù)表面張力降低。因此，設(shè)置必須有助于增加表面張力。8.飽和蒸氣壓：在液體中的不純粒子降低蒸汽壓力。例如，少許鹽

13、溶解在水中可降低蒸汽壓力。的蒸氣壓下降減少氣泡的數(shù)目andconsequently侵蝕速率脫落，因此液體應(yīng)該是純的。9.拉伸應(yīng)力：將拉應(yīng)力施加輪的彈性變形導(dǎo)致更多的侵蝕速率。更多的材料去除速率是將拉應(yīng)力施加到加工部分的結(jié)果。10.氣體含量：用在輸送機液體膨脹的空氣，增加氣穴為一個更高速率的排屑空氣的某一部分，必須與輸送液體混合，然后該混合物必須輸入到系統(tǒng)中。這十個參數(shù)是最有效的在氣蝕。加工速度可以被操縱以這些因素有效的控制。氣穴加工（CM）被給予由兩個裝置：1.超聲空化加工（UCM）。2.水力空化加工（HCM）。·超聲空化加工（UCM）。一樣的USM機器，這種方法可以用作在圖在該方法

14、中，喇叭的振動引起局部壓力降低，并創(chuàng)建空化氣泡之間刀具和工件。氣泡由脫粒部的表面產(chǎn)生侵蝕。隨著振動的上述參數(shù)，幅度和頻率也有助于過程的控制。還刀具和工件之間的距離必須是磨料顆粒的幾倍的大小。在此方法中，每個部分的加工是可能在一個單一的時間和加工部分的形狀如下所述工具的形狀。此方法可以用來完成孔和精確份縮寫表面。·水力空化加工（HCM）。該方法可以利用如圖3中所示。圖2a，2b中。這個過程需要的液壓系統(tǒng)的液體和磨粒連同適當(dāng)?shù)谋壤旌?，然后將它們?qū)動到孔口和到工件容器具有一定的壓力。在工件容器結(jié)果產(chǎn)生空化氣泡的壓力的降低。朝向寄宿行進，氣泡撞擊工件表面與磨料顆粒和除去芯片。在工件容器還輸送液體流動并拖動在工件表面上的磨料顆粒;因此，分子（或原子）排屑預(yù)期。的顯著的一點是，沿L（如圖3中所示），空化率和氣泡的能量被改變，所以排屑也改變。在這種情況下，芯片移離更接近的部分到孔口更大。由于明顯的無花果。 2，加工幾個部分，同時，具有不同的形狀，可以在此方法。塑