机械工程学报

作者：陈逢军, 陈海臻

单位：1. 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心 长沙 410082;2. 湖南大学机械与运载工程学院 长沙 410082

关键词：静电喷雾,微结构磨具,金刚石微粉,均匀分布,COMSOLMultiphysics；

基金：国家自然科学基金资助项目(51975204,51805159)。

提出一种基于静电喷雾的磨粒均布微结构磨具原位制备方法。使用COMSOL Multiphysics中的AC/DC模块与粒子追踪模块建立静电喷雾微槽二维仿真模型，研究在喷嘴-环形电极配置下的电场特性、喷雾特性以及沉积特性，获得微槽深径比≤1，微槽深度≤1 mm，静电压≤-6 kV以及接收距离≥40 mm的优化参数。利用光固化树脂、聚山梨酯-80以及煤油按4:3:1的比例制备静电液，并添加单晶金刚石磨粒进行静电喷雾。创新性地利用狄利克雷镶嵌法定量评估不同喷射时间、不同径向位置的磨粒分布均匀度，以喷射中心半径2.5 mm范围内磨粒分布均匀度在70%以上，得到合适的微结构模具尺寸。通过分析微槽深度和宽度对沉积率的影响获得合理的微槽参数。原位制备得到的微结构磨具微观特征完整，磨具与工件微槽宽度偏差率为≤2.87%，高度偏差率为≤1.09%。利用静电喷雾制备微结构磨具具有磨粒均布、形态可控等特点，该方法为微结构表面加工提供新工艺与新思路。

来源：2021年第7期

《机械工程学报》期刊编辑部

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