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[期刊论文] 高长刚 孙维连 孙铂 张艺
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CSTPCD 北大核心
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摘要:目的 确定高频淬火后零件出现软点的原因,通过调整工艺参数以获得合格组织.方法 通过直读光谱测试工件化学成分,采用体视显微镜、金相显微镜和扫描电镜观察试样的宏观与微观组织,分析工件的淬火层深度和显微组织形态.通过能谱仪测试样品淬火组织的成分差异.梳理生产过程,确定淬火零件软点形成的原因.结果 通过扫描电镜配置的能谱仪测试发现,产生软点的样品黑色区域马氏体的碳含量较高,白色区域马氏体碳含量较低;未产生软点的样品黑区和白区马氏体的碳含量差别不大.结论 高频淬火零件事先未经调质处理,碳含量分布不匀,高频淬火时间短,碳原子没有得到充分扩散,淬火后的零件在组织中形成了高碳和低碳马氏体两种结构,导致淬火后零件出现软点.
[硕士论文] 高长刚
机械制造及其自动化 河北农业大学 2016(学位年度)
摘要:熏香和燃香是人们净化室内环境的重要物品。燃香在使用过程中产生烟雾,具有一定的刺激性;而熏香主要靠自然挥发产生香气,与燃香相比,熏香更加卫生、安全。随着社会的进步和生活水平的提高,人们已不再满足于选用普通的燃香,而是越来越青睐于各式各样的熏香。熏香在使用过程中不仅净化了室内的空气,喜闻乐见的各种形态的熏香还能给人以美的享受,因此熏香的市场需求日益增多。传统工艺生产熏香采用湿润的线香通过手工盘绕、循迹法或模具成型方法制作异型熏香,这些方法存在劳动强度大、生产效率低和废品率高等缺点;模具制作成本高且品种单一。研究熏香的成型方法是香制品行业迫切需要解决的问题。随着科技进步,3D打印技术日趋成熟,人们可以采用3D打印技术制作食品、机械零件和建筑物。将3D打印技术应用于制香行业,对劳动密集型的制香行业是重要的技术创新。基于上述创新思维,针对熏香3D打印机的设计开发与成型参数试验展开研究,具有重要的理论意义和实用价值。
  熏香的主要原料是木粉、香料、黏合剂等纯天然物质,不能采用现有3D打印技术中的熔融沉积或激光烧结等方法成型,不能使用合成的化学黏合剂,只能采用成型后自然晾干的方式,才能保证香产品原有成分和功效。因此采用3D打印技术生产熏香具有非常大的技术难度。通过查阅资料,反复研究,多次试验,对比螺杆挤出和气动挤出效果,通过论证,最终确定采用气动挤出方式,经过调整原料和水分比例,设计了气压缸与料筒同心竖直安装的方式,攻克了出料系统技术难关。出料系统主要由气压缸、料筒等构成,料筒与气压缸同心竖直安装,气压缸推杆推动活塞挤压料筒中的原料,使其由出料口喷出,根据不同的精度要求选择不同尺寸的打印头,使喷出的,原料线条呈不同的直径。
  采用挤出方式实现立体成型,即通过气动挤压使熏香原料由出料口中喷出,逐层打印,层层叠加,直至打印完成。通过分析对比现有的3D打印机的工作原理、结构形式,本课题选用了龙门式框架结构作为熏香3D打印机的主要结构形式。通过计算机三维造型软件CATIA对熏香3D打印机的各零部件进行虚拟设计、仿真装配、有限元分析,按照设计思路与样机模型完成了试验样机的制作。利用铝合金型材构建台架,在台架上应用直线同步带型导轨搭建三维运动机构,通过实验和计算选定了减速机,确定了交流伺服电机功率。安装链板驱动机构,通过间歇运动实现熏香制作的连续生产。
  熏香3D打印机控制系统选用国产数控系统,优点是控制简单,操作方便,价格低廉。打印产品可以通过计算机绘图,通过ArtCam软件进行代码转换,通过优盘输入数控系统实施打印过程。
  通过初步实验,发现熏香原料与水的混合比例、挤出压力、打印速度、出料口与打印平台的距离、模型复杂程度等因素对熏香成型效果的影响较大,首先采用单因素试验分析了各因素对成型效果的影响趋势,根据对成型效果的影响不同将影响因素区分为主要因素与次要因素。采用四因素五水平旋转正交试验分析了各因素在共同作用条件下对成型效果的影响,并利用Design-Expert软件对试验数据进行分析,得到了挤出压力、打印速度、出料口与打印平台距离、模型复杂程度与成型效果之间的响应面关系。经过分析得到了熏香3D打印成型的最优参数组合,并对优化后的参数组合进行了实验验证,验证结果满足了熏香产品的打印要求。
  研究结果表明,新研制的熏香3D打印机结构稳定,控制可靠,使用方便。数控系统可以对熏香3D打印机运动路径实现精确控制,出料系统与三维机构运动密切配合,协同工作,可实现平面和立体熏香产品制作。通过计算机设计熏香图样,采用研发的样机,能够打印出符合要求的熏香产品,但精细化程度有待进一步研究。
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