【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声振动加工，尤其涉及一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法及系统。
技术介绍
1、在航空航天领域国家重大装备的研制中不断出现各类难加工材料，包括陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料、金属基复合材料、特殊金属材料等。制造过程力热聚集，刀具磨损快，质量保证难，加工效率低。制造缺陷或过程理化特性给装备制造及服役性能带来诸多挑战。超声振动切削是面对难加工材料制造难题的有效手段，但在切削过程中切削区会产生大量的切削热，为了避免工件出现热损伤以及保证加工质量和效率，必须对加工区进行润滑和冷却，以减少热量的产生，并将产生的热量及时带走。传统的冷却方法能够进入切削区并真正起润滑和冷却作用的切削液的量很少，而且进入切削区的这少部分切削液受热后会迅速汽化为“蒸汽膜”，蒸汽膜的出现会阻碍新的切削液进入高温切削区，冷却效果不理想。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法及系统，解决现有超声振动切削中传统冷却方法冷却效果不理想的问题。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，加工过程中，超声振幅满足：随着振幅周期性变化，存在刀具与待加工材料界面分离的状态，刀具与待加工材料界面分离时，刀具与待加工材料界面之间形成界面腔道；
3、喷射干冰微粒和切削液，刀具与待加工材料界面分离时，至少部分干冰微粒和切削液进入界面腔道，在刀具的超声振动作用和干冰微粒的升华作用下，混合物在界面腔道内形成空
4、可选地，切削液高压喷射，喷射压力范围为5-10mpa。
5、可选地，切削液微量喷射，流量范围为0.02ml/min-50ml/min。
6、可选地，切削液为去离子水。
7、第二方面，本专利技术还提供了另一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，加工过程中，超声振幅满足：随着振幅周期性变化，存在刀具与待加工材料界面分离的状态，刀具与待加工材料界面分离时，刀具与待加工材料界之间形成界面腔道；
8、喷射干冰微粒，刀具与待加工材料界面分离时，至少部分干冰微粒进入界面腔道，在干冰微粒的升华作用下，进入界面腔道内和未进入界面腔道内的干冰微粒分别在界面腔道内和界面腔道外形成瞬时气体湍流；刀具与待加工材料界面接触时，在干冰微粒的升华作用下，干冰微粒在切削区域周围形成瞬时气体湍流。
9、在第一方面或第二方面任一实现方式的基础上，可选地，干冰微粒呈面状喷出，形成干冰微粒平面；
10、刀具的轴线与刀具的运动方向组成的平面为刀具平面；
11、干冰微粒平面与刀具平面平行。
12、第三方面，本专利技术还提供了一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却系统，包括干冰喷射器、切削液喷射部、干冰喷射控制部、切削液喷射控制部和喷嘴；
13、液态二氧化碳和空气源通过干冰喷射控制部与干冰喷射器连接，干冰喷射控制部包括控温模块和流量阀，用于调整液态二氧化碳和空气的温度以及流量；
14、切削液通过切削液控制部与切削液喷射部连接，切削液喷射控制部包括流量调节部，用于调节切削液的流量；
15、干冰喷射器和切削液喷射部与喷嘴连通，用于将干冰微粒和切削液喷射到切削区域。
16、可选地，流量调节部为流量调节阀，切削液通过流量调节阀与切削液喷射部连接。
17、可选地，流量调节部为高压泵和微量泵，通过切换能够通过高压泵和微量泵中的其中一个将切削液运送至切削液喷射部。
18、本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
19、本专利技术提供的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，在加工过程中，随着振幅周期变化刀具与待加工材料的界面存在分离的状态。刀具与待加工材料的界面分离时，在刀具与待加工材料的界面之间形成界面腔道。喷射干冰微粒和切削液，刀具与待加工材料界面分离时，至少部分干冰微粒和切削液进入界面腔道，该冷却方法基于刀具与待加工材料界面超声频分离，通过将切削液与干冰颗粒喷射于刀具和待加工材料界面，能够形成多种切削冷却机制，分别是：超声加工界面超声空化射流加速流体运动；界面腔道内部及外部，干冰微粒与切削液混合气泡破裂湍流，加速界面腔道内与材料界面换热，同时加速界面腔道内与外部换热；干冰与切削液混合，干冰升华降低切削液温度；干冰升华体积膨胀吸热冷却；干冰升华体积快速膨胀破裂形成瞬时气体湍流加速流体运动。通过多重冷却机制及切削区域固液流动加速，实现超声振动切削中切削区域快速热量交换及冷却润滑效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超声界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液高压喷射，喷射压力范围为5-10MPa。
4.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液微量喷射，流量范围为0.02mL/min-50mL/min。
5.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液为去离子水。
6.一种超声界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述干冰微粒呈面状喷出，形成干冰微粒平面；
8.一种超声加工界面区域湍流强化换热冷却系统，其特征在于：包括干冰喷射器、切削液喷射部、干冰喷射控制部、切削液喷射控制部和喷嘴；
9.根据权利要求8所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却系统，其特征在于：所述流量调节部为流
10.根据权利要求8所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却系统，其特征在于：所述流量调节部为高压泵和微量泵，通过切换能够通过所述高压泵和微量泵中的其中一个将切削液运送至所述切削液喷射部。
...【技术特征摘要】
1.一种超声界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液高压喷射，喷射压力范围为5-10mpa。
4.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液微量喷射，流量范围为0.02ml/min-50ml/min。
5.根据权利要求1所述的超声加工界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：所述切削液为去离子水。
6.一种超声界面区域湍流强化换热冷却方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：李少敏，彭海春，丁超，隋鹏，徐允恒，杨杰，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。