机械工程学报

作者：陈佳佳, 刘松炎, 杨勇, 袁冬冬, 张立勇, 傅玉灿, 钱宁

单位：1. 南京林业大学机械电子工程学院 南京 210037;2. 南京航空航天大学机电学院 南京 210016

关键词：成型磨削,难加工材料,轴向旋转热管,强化换热,数值模拟；

基金：国家自然科学基金(51905275)、江苏省基础研究计划(自然科学基金)(BK20190752)和江苏省精密与微细制造技术重点实验室开放基金资助项目。

制约难加工材料成型磨削的主要问题是磨削烧伤。将轴向旋转热管技术(Axial rotating heat pipe，ARHP)与纳米流体技术相结合用于强化磨削弧区的换热效果，采用计算流体力学(Computational fluid dynamics，CFD)数值模拟方法研究纳米流体轴向旋转热管砂轮(Axial rotating heat pipe grinding wheel，ARHP-GW)的换热性能。从磨削热流密度、砂轮转速和砂轮种类(普通砂轮、工质为去离子水的轴向旋转热管砂轮、工质为金刚石纳米流体的轴向旋转热管砂轮)等三个角度对砂轮磨削钛合金的传热性能进行评估。采用数值仿真方法对轴向旋转热管砂轮磨削TC4钛合金过程进行数值模拟，探究了三种砂轮在不同热流密度和转速下磨削弧区的换热性能。结果表明，轴向旋转热管砂轮加工时砂轮-工件接触弧区的温度显著降低，轴向旋转热管砂轮的传热性能要远优于普通砂轮；填充金刚石纳米流体的轴向旋转热管砂轮传热性能要高于去离子水作为工质的轴向旋转热管砂轮，即使在1×108 W/m2的高热流密度的条件下仍然能够保持这一特性。最后，开展了TC4钛合金成型磨削试验验证了纳米流体热管砂轮在1 800 r/min的高转速条件下的换热效果。

来源：2024年第15期

《机械工程学报》期刊编辑部

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