氧化锆陶瓷磨削表面质量仿真与实验研究

研究高速磨削条件下砂轮线速度、切削深度等工艺参数对氧化锆陶瓷工件加工表面质量的影响。通过对单颗磨粒切削氧化锆陶瓷试件过程进行仿真,确定磨粒切削深度与切削速度对磨削力和磨削表面形貌的影响。同时,采用金刚石砂轮对氧化锆陶瓷进行平面磨削实验,获取磨削力和表面形貌等实验数据,对仿真结果进行实验验证。随着切削深度从2μm增大到8μm,单颗磨粒磨削力呈单调递增的趋势,工件表面质量逐渐恶化;当切削深度保持在2μm时,砂轮线速度对工件表面形貌影响不大;当切削深度加大到4μm以上时,提高砂轮线速度可以有效减轻磨削表面的破碎损伤。     

氧化锆生物陶瓷铣削的刀具磨损

为了研究完全烧结氧化锆陶瓷铣削过程中金刚石刀具的磨损及其对切削过程的影响,进行了氧化锆铣削实验。分析了刀具磨损带的扩展过程以及切削力随刀具磨损过程的变化规律。通过观测切削表面微观形貌随刀具磨损过程的演变,对刀具磨损与切削模式之间的关系进行了探讨,最后揭示了刀具磨损机理。研究结果表明：铣削氧化锆陶瓷时刀具磨损随切削过程从刃口扩展到后刀面,同时切削模式从延脆混合去除转变为完全脆性去除,刀具磨损模式是崩刃、剥落及石墨化磨损。     

牙科氧化锆陶瓷的车削离散元仿真

通过力学性能试验对微观参数进行校准,建立了完全烧结牙科氧化锆陶瓷的离散元模型。基于该模型对完全烧结牙科氧化锆陶瓷常规车削加工过程进行了动态仿真,对氧化锆陶瓷车削加工后的微裂纹分布情况进行了模拟,分析了不同切削速度、切削深度对加工后表面裂纹情况及动态切削力的影响。仿真结果表明:加工后表面残留裂纹的数目及其最大深度、动态切削力均随切削深度的增大而明显增大;切削速度对表面残留裂纹的数目、动态切削力影响不明显,对表面残留裂纹最大深度影响没有明显规律。     

PCD刀具车削氧化锆陶瓷表面粗糙度及刀具磨损试验研究

为验证氧化锆陶瓷在大参数下的可加工性,使用PCD刀具对完全烧结的氧化锆陶瓷进行单因素硬态干式车削试验,以表面粗糙度为评价指标,研究了刀尖圆角半径、切削深度对已加工表面粗糙度的影响,通过对刀具磨损形貌和切屑进行观察,结合能谱图分析了刀具磨损形态、材料去除方式以及刀具的主要磨损机理。试验结果表明：在两组较大切削深度下,随着切削深度和刀尖圆角半径的增加,表面粗糙度总体呈现增大趋势;刀具磨损集中在刀尖处,主要形式是脆性剥落和黏结磨损。     

新型陶瓷刀具材料的种类特性及应用中的问题

新型陶瓷刀具材料是硬质合金刀具材料的发展与补充,它是在硬质合金、金属陶瓷与高温工程陶瓷的基础上发展起来的,远超出传统陶瓷的领域,从而更加提高了切削刀具的性能,并扩大了其切削加工的范围。一、陶瓷刀具材料的种类及其大致的使用范围 1.纯氧化物系陶瓷这类陶瓷多为纯氧化铝,在国外(例如西德)则有氧化铝中添加氧化锆增韧的陶瓷,主要用于切削灰     

基于氧化锆切削的精密工具市场分析

氧化锆陶瓷这一新型材料在各方面的广泛应用,带来了广阔的加工工具市场前景。目前市场上对氧化锆加工的工具称之为氧化锆瓷块铣刀,这类铣刀其主要材质为硬质合金加金刚石涂层。国内的氧化锆陶瓷切削刀具主要是依靠国外进口来满足国内各行业的加工需求。在我国面临自主创新产业转型阶段,针对市场空缺应运而生一些自主研发、针对性较强的集研发设计于生产销售为一体的企业就成为必要。     

医用半烧结氧化锆陶瓷在义齿CAM加工中的应用

CAD/CAM技术在口腔修复领域的广泛应用,对传统手工制作义齿的方式起到了革命性的变化,同时也对以往医用的齿科修复材料提出了新的要求。用于义齿制作的可切削材料要求具有良好的机械加工性能和良好的生物相容性。医用氧化锆陶瓷具有高强度、高韧性、良好的生物相容性、加工出的义齿性能及美学效果接近真牙等特点,因而在口腔修复领域具有广阔的应用前景。利用氧化锆陶瓷在半烧结状态下没有完全硬化而又具有一定强度可保证加工性能这一特点,对其进行数控磨削加工,得到齿科修复体。检测切削表面显示:可见切削面光滑,磨痕细小均匀,边缘无明显碎裂缺口,牙齿的复杂不规则生物曲面及牙冠颈缘处均能得到较好的反映。这种基于医用半烧结氧化锆陶瓷直接磨削成形齿科修复体的方法,使得齿科修复的效率大大提高。     

预烧结温度对多孔氧化锆陶瓷孔隙率和力学性能的影响

将氧化锆亚微米粉干压、冷等静压成型后在8501 100℃下进行预烧结,制得了多孔氧化锆陶瓷,研究了预烧结温度对陶瓷孔隙率、硬度和抗弯强度的影响;然后对多孔氧化锆陶瓷进行铣削试验,获得了适合铣削的多孔氧化锆陶瓷的预烧结温度。结果表明:随着预烧结温度升高,氧化锆陶瓷的孔隙率降低,硬度和抗弯强度增加;当预烧结温度高于1 000℃后,陶瓷颗粒间会形成烧结颈,将大幅提高陶瓷的力学性能;适合铣削的多孔氧化锆陶瓷的预烧结温度为1 050℃。     

新型材料耐磨气泵研究

针对传统活塞式气泵采用的金属材料耐磨性差、易产生冷焊现象等问题,研究氧化锆陶瓷和304不锈钢作为活塞式气泵材料的可行性。利用ANSYS模拟氧化锆陶瓷和304不锈钢材料作为泵体材料与活塞环接触应力的变化,通过实验研究氧化锆陶瓷和304不锈钢材料与活塞环对摩时的摩擦磨损性能。结果表明：采用307不锈钢和氧化锆陶瓷作为气泵泵体材料,活塞环与套筒的应力并不会显著增加;氧化锆陶瓷性能优异,作为泵体材料不会出现破坏以及变形等;氧化锆陶瓷的抗磨性能明显好于不锈钢,同时其具有自润滑的特点,可减少摩擦磨损。以陶瓷为气泵泵体材料,加工制作实验样机并进行验证。结果表明,采用氧化锆陶瓷作为气泵泵体材料在工程上是可行的。     

氧化锆刀具

<正> 日本工业技术院名古屋工业技术试验所与日本化学陶业公司,共同研制了氧化锆刀具的烧结技术。这种刀具充分利用了氧化锆的特性,是一种组织致密,强度很高,韧性良好的刀具(两单位正在共同申请专利).在陶瓷刀具方面,氧化铝、烧结金刚石、立方氮化硼等都已付诸实际使用,而氧化锆刀具则仅仅初露头角.新研制的氧化锆刀具,压制成型和烧结都采用普通的方法,因此制造成本低廉,切削性能可与烧结金刚石比美,可望用于铝合金等难加工材料的切削.切削刀具要求在1000℃的高温条件下,仍能保持其硬度、强度和耐磨性.氧化锆的特点是:耐高温,韧性好,与金属的亲和性不强,很适合     

活塞式气泵新型耐磨材料研究

针对传统活塞式气泵采用的金属材料耐磨性差、易产生冷焊现象等问题,研究氧化锆陶瓷和304不锈钢作为活塞式气泵材料的可行性。利用ANSYS模拟氧化锆陶瓷和304不锈钢材料作为泵体材料与活塞环接触应力的变化,通过实验研究氧化锆陶瓷和304不锈钢材料与活塞环对摩时的摩擦磨损性能。结果表明:采用307不锈钢和氧化锆陶瓷作为气泵泵体材料,活塞环与套筒的应力并不会显著增加;氧化锆陶瓷性能优异,作为泵体材料不会出现破坏以及变形等;氧化锆陶瓷的抗磨性能明显好于不锈钢,同时其具有自润滑的特点,可减少摩擦磨损。以陶瓷为气泵泵体材料,加工制作实验样机并进行验证。结果表明,采用氧化锆陶瓷作为气泵泵体材料在工程上是可行的。     

氧化锆陶瓷侧铣切削力实验研究

在五坐标加工中心上采用硬质合金刀具对氧化锆陶瓷进行了侧铣实验.基于Matlab软件对采集到的切削力信号进行了时域、频域和小波包分析.研究了进给速度、切削宽度、主轴转速的变化对切削力的影响.实验结果表明:切削力随切削宽度的变化而变化,且近似成正比例关系;随进给速度的增加切削力不成比例增大;切削力在主轴转速低于4000 r/min前提下随转速的提高略有减小.     

新型晶须增强型陶瓷刀具材料——MC3的使用

<正> 由西德R & D Hertel公司新研制的晶须增强型陶瓷刀具材料——MC3是在铝一氧化锆基体内加入24%的单晶SiC纤维作增强剂而制成的。这种材料的刀具还能加工飞机上的高镍合金零件。下表是用MC3和其他刀具材料对几种工件材料进行切削试验时采用的切削参数。     

完全烧结牙科氧化锆陶瓷的磨削仿真

研究氧化锆陶瓷的磨削仿真问题,提出采用离散元法对氧化锆陶瓷进行磨削仿真。通过单轴压缩、三点弯曲、单边切口梁和巴西圆盘拉伸等数字模拟试验,以实测得出的宏观力学参数对离散元模型细观参数进行标定,建立了氧化锆陶瓷的离散元仿真模型。基于该模型对氧化锆陶瓷磨削加工过程进行了动态仿真,分析了不同的磨头转速、径向切深、轴向切深和进给速度等加工参数对裂纹数目、裂纹深度、径向磨削力和切向磨削力的影响。仿真结果表明:在保证陶瓷加工质量的前提下,提高磨削效率的主要途径是提高磨头转速和进给速度;提高磨头转速可以降低磨削力,有助于保证磨削过程的稳定性。     

烧结后氧化锆生物陶瓷常温铣削加工实验研究

对烧结后氧化锆生物陶瓷在常温状态下的铣削加工进行了实验研究,分析了切削加工参数与切削力之间的变化关系;研究结果表明:在铣削烧结后氧化锆生物陶瓷时,主轴转速应小于4000 r/min,切削宽度应不大于0.08 mm,进给速度应小于100 mm/min。为常温下铣削加工氧化锆生物陶瓷提供合理的铣削参数范围。     

稳定氧化锆陶瓷的研究现状

综述了国内外稳定氧化锆陶瓷研究的现状及其发展趋势,稳定剂对氧化锆的稳定作用,单一稳定和复合稳定氧化锆陶瓷的性能对比以及近年来其他稳定剂（Nb2O5、Ta2O5、La2O3等）对氧化锆的稳定作用的研究进展。     

Al_2O_3+ZrO_2陶瓷与304不锈钢的焊接研究

氧化铝陶瓷是一种最常见的结构陶瓷,对其焊接进行研究具有极其重要的意义。使用商业焊料Ag-Cu-Ti焊接氧化铝陶瓷与304不锈钢,由于焊料和陶瓷材料之间热膨胀系数存在较大差异,连接接头处会有很高的残余应力。现研究在氧化铝陶瓷中添加氧化锆作为第二相,来提高陶瓷的热膨胀系数,缓解接头内的残余应力。氧化锆陶瓷的热膨胀系数(11.4×10~(-6)/℃)介于氧化铝陶瓷(8.5×10-6/℃)和Ag-Cu-Ti焊料(18×10~(-6)/℃)之间。研究发现,复合氧化铝陶瓷与304不锈钢连接,随着添加氧化锆的含量增加(0~30 vol%),接头的力学性能先增加后降低,氧化锆含量为20 vol%的复合氧化铝陶瓷在焊接温度为900℃、保温时间为5 min时,接头剪切强度最高,为194 MPa。     

陶瓷的重叠振动切削

一、陶瓷精密切削法分析陶瓷的精密切削法是通过刀具的尖端将陶瓷有规则,一点一点地不断产生崩裂的切削方法,具体如下: 1.利用脉冲切削波形精密切削陶瓷利用作用时间短的脉冲状切削力波形,使陶瓷在刀具的刀尖附近产生崩裂。其金刚石车刀以频率f、振幅a在切削方向进行超声波振动,通过振动切削来作用于陶瓷。由于脉冲切削力波形的作用,使得在车床主轴卡盘上所夹持的陶瓷工件吃刀分力方向的弹簧常数K提高T/tc倍,从而可取得刚性化效果。 2.用间断脉冲波形切削力精密切削陶瓷根据振动切削,使间断脉冲切削力波形产生作用进行重叠振动切削。这种间断的脉     

陶瓷刀具高速车削铸铁切削性能实验研究

针对陶瓷刀具和铸铁材料的切削特点,从切削力、切削温度、表面粗糙度、切屑形态和刀具磨损5个方面进行铸铁高速车削实验研究。首先采用单因素实验,分析切削参数对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响,并对切屑形貌进行分析探讨;进而采用正交实验进一步分析切削参数对切削加工性能影响的显著程度,并优选出最佳切削参数;最后在正交实验的基础上,对刀具磨损情况进行分析,证明陶瓷刀具高速车削铸铁的合理性。实验结果为进一步研究铸铁的高效切削、刀具磨损以及切削参数优化、新型陶瓷刀具的开发提供技术支持。     

基于超声振动的硬脆性材料磨削加工入孔崩边研究

针对陶瓷等硬脆材料磨削加工中出现的崩边问题,对氧化锆陶瓷孔加工过程中出现的入孔崩边情况进行了研究。使用有限元软件ABAQUS,对超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷孔加工进行了仿真,建立了氧化锆陶瓷JH2本构模型;研究了入孔崩边的形成机理,结合有限元仿真结果,设计了超声振动辅助磨削氧化锆陶瓷孔加工实验;通过建立入孔崩边的评价指标,分析了主轴转速、进给速度和超声功率对入孔崩边的影响规律,并对仿真结果进行了验证。研究结果表明:和实验相比,仿真得出的崩边面积平均误差在10%以内;随着主轴转速和超声功率的增加,入孔崩边情况得到明显的改善,在100%超声功率条件下崩边面积减少了38%以上,随着进给速度的增加入孔崩边面积明显增大。