SiC_p/Al复合材料ELID磨削及工艺参数优化

针对航天用SiC_p/Al复合材料难加工的问题以及卫星输出轴的加工要求,采用ELID磨削技术对体积分数为48%的SiC_p/Al进行试验,借助二次通用回归旋转组合法分析影响表面粗糙度的工艺参数,利用Lingo软件得到SiC_p/Al复合材料ELID磨削最佳工艺参数为:磨削深度0.88mm、砂轮线速度35m/min、电解电流11A、占空比54%,并在此最佳工艺参数下磨削航天用SiC_p/Al复合材料,并获得表面粗糙度为96nm的已加工表面。     

20%SiCp/Al复合材料磨削机理及表面粗糙度研究

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的材料力学性能,由于SiC颗粒具有较高的硬度使材料加工极其困难。针对体分比为20%的SiCp/2009Al复合材料进行磨削研究,建立了单磨粒磨削有限元模型,对磨削机理和磨削后材料的表面缺陷情况进行仿真分析,并通过磨削试验进行了验证,分析得出形成的表面缺陷有划伤、分层、毛刺、沟痕和凹坑等。根据试验结果,拟合了回归方程,分析了主轴转速、进给速度和磨削深度对表面粗糙度的影响程度。     

不同体积分数SiCp/Al复合材料精密磨削试验研究

对体积分数为40%和60%的SiC_p/Al复合材料进行ELID精密磨削试验。分析了体积分数对加工材料物理化学性能的影响;运用正交试验和极差分析方法探究了磨削深度、砂轮线速度、电解电流及占空比对磨削加工表面质量和精度的影响规律,并得到优化工艺参数。采用相同优化工艺参数,对不同体积分数SiC_p/Al复合材料进行ELID精密平面磨削试验,对所得到的加工样件表面质量、形貌和机械加工性能进行分析研究。试验结果表明:SiC_p/Al复合材料ELID精密磨削加工表面质量和机械加工性能随着体积分数的增加而降低。采用ELID磨削技术可以实现对SiC_p/Al复合材料的精密加工,加工样件的表面粗糙度为95nm和106nm。     

某航天型号轴类工件的ELID精密磨削加工工艺技术研究

为了探究SiCp/Al复合材料轴类工件精密加工的新途径,采用ELID精密超精密磨削加工技术,对其进行精密加工试验,并分析加工机理及试验影响因素。试验结果表明:砂轮转速、进给量、磨削深度和进给速度是影响表面加工质量的主要因素。当砂轮转速在1 500 r/min、磨削深度是3μm和进给量为0. 25μm时,磨削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得表面粗糙度R_a为0. 163μm、圆柱度为0. 85μm的已加工表面。     

纤维方向对单向C/SiC复合材料磨削加工性能的影响

为了研究碳纤维编织复合材料的去除机理,探明纤维编织方向对磨削加工性能的影响,设计并制备了单向复合材料C/SiC,并沿纤维典型方向进行了磨削实验。结果表明,单向复合材料磨削时,切向磨削力和法向磨削力均呈如下规律：法向磨削＞纵向磨削＞横向磨削;磨削加工过程中表面粗糙度值呈如下规律：纵向磨削＞法向磨削＞横向磨削。对加工表面显微形貌的分析,揭示了陶瓷基复合材料微观多向去除机理。     

CBN/纳米硬质合金复合材料磨削实验设计

以CBN/纳米硬质合金复合材料为磨削对象,采用两种不同粒度号的树脂结合剂金刚石砂轮,对CBN/纳米硬质合金复合材料进行平面磨削加工。合理选择高精度磨床,利用测力仪、电子扫描显微镜和表面粗糙度仪等设备搭接实验平台,通过磨削参数的设定,测量不同磨削参数下的磨削力和表面形貌特征,以期为后续研究CBN/纳米硬质合金复合材料磨削机理和优化磨削工艺参数提供依据。     

航天用SiCp/Al复合材料ELID专用精密磨床的设计

高体积分数SiCp/Al复合材料属于难加工硬脆材料,机械加工表面缺陷较多,现将ELID精密磨削技术与立式磨床结构相结合,设计一台立式ELID精密磨削机床。不仅可以提高零件的表面质量和加工效率,而且可以实现SiCp/Al零件端面、外圆、内孔和螺纹等关键结合面的精密磨削加工。     

单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的仿真研究

利用有限元分析软件Abaqus对单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的加工过程进行了模拟仿真,分析了磨削速度和磨削深度对磨削力的影响,研究了工件被磨削后的表面形貌、残余应力分布情况,为优化金刚石砂轮磨削SiCp/Al复合材料的工艺参数提供参考.     

SiCp/Al复合材料旋转超声辅助磨削的试验研究

铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)有许多优异的特性,但其加工非常困难,限制了该种材料在工程中的应用。旋转超声辅助磨削加工非常适合中、高体分SiCp/Al复合材料的加工。针对增强体体积分数45%、增强颗粒尺寸3μm、基体材料A12的SiCp/Al复合材料进行了实验研究,分析了加工表面形貌、表面粗糙度和切削力随切削参数的变化规律。实验结果表明,工件加工表面质量较高,表面粗糙度Ra值在0.131~0.340μm之间;切削过程平稳,轴向切削力Fz值在23.33~51.31N。     

电镀金刚石砂轮端面磨削2024Al／SiCp的实验研究

用电镀金刚石砂轮对SiC颗粒增强铝基复合材料2024Al／SiCp进行了端面磨削实验研究。结果表明,端面磨削能获得高质量加工表面;已加工表面残余应力为压应力;磨削参数对切向和法向磨削力影响较小,但对轴向磨削力影响较大,且轴向磨削力随着磨削深度的增加而明显增大。     

单层钎焊金刚石磨头干式加工AlSiC复合材料试验研究

使用单层钎焊金刚石磨头对SiC含量为20%与50%(体积分数)的AlSiC复合材料进行磨削加工,对比了单层钎焊金刚石磨头加工两种AlSiC复合材料的磨削力,分析了复合材料被加工表面微观形貌及材料去除机理,观察了磨屑形貌,并对钎焊金刚石磨粒的磨损形式进行了分析。结果表明,SiC含量为50%的AlSiC复合材料的磨削力小于SiC含量为20%的复合材料,20%SiC复合材料的磨削力波动较50%SiC复合材料的更平稳;钎焊金刚石磨头干式加工AlSiC复合材料时,20%SiC的AlSiC复合材料以塑性去除为主,且Al基体易受热软化而涂覆在被加工材料表面,磨屑为较窄的锯齿状;而50%SiC的AlSiC复合材料在加工中以脆性去除为主,表面缺陷以SiC颗粒的断裂、破碎和粉末化为主要特征,其磨屑呈块状和颗粒状,加工20%SiC的复合材料时金刚石磨粒易形成铝涂覆层,而加工50%SiC的复合材料时金刚石磨粒以磨粒磨损和微破碎为主。     

碳化硅增强铝基复合材料切削加工研究进展

针对近年来Si Cp/Al复合材料的切削加工研究状况,对Si Cp/Al复合材料在切削加工中的切削力、刀具磨损、表面完整性、切屑与缺陷形成机理、加工温度、仿真模拟及特种与复合加工技术等方面进行分析与总结,以便更全面地了解碳化硅增强铝基复合材料的切削加工研究进展。     

基于图像处理的高体积分数SiCp/Al复合材料ELID磨削表面质量评价

对ELID磨削实验条件下的高体积分数SiC_p/Al复合材料工件表面进行了研究，通过扫描电镜(SEM)获取ELID磨削表面的形貌照片并进行观测，采用MATLAB软件对不同工件移动速度和不同磨削深度下的表面SEM照片进行灰度化、增强对比度、提取缺陷形状、降噪滤波以及将缺陷与平坦表面分割生成二值图像等处理，再通过ImageJ软件对图像中的缺陷进一步处理以获取相关数据，由此实现加工表面质量图像评价。结果表明：随着工件移动速度的增大，表面总体破坏程度变大，但大缺陷凹坑的尺寸变化不大，且凹坑数量在增加，所以表面质量变差；随着磨削深度的增加，表面总体破坏程度、大缺陷凹坑的尺寸和数量均在增加，表面质量变差。综上所述，高体积分数SiC_p/Al复合材料ELID磨削表面质量在较低工件移动速度和较小磨削深度下最好。     

C/SiC复合材料组织对磨削力与加工表面质量的影响

采用树脂结合剂金刚石砂轮对C/SiC复合材料与SiC陶瓷进行了平面磨削加工试验,通过对比两种材料的磨削力及磨削加工表面质量,分析了C/SiC复合材料组织与其磨削加工特性的 关系。研究结果表明,C/SiC复合材料中碳纤维及SiC基体皆以脆性断裂方式实现材料去除;与SiC陶瓷的加工表面(其表面粗糙度值Ra为0.2~0.3μm)相比,C/SiC复合材料磨削时由于碳纤维层状断裂、拔出及其与SiC非同步去除现象导致其加工表面粗糙度值较高, Ra为0.8~1.0μm;C/SiC复合材料磨削力较小,是相同工艺参数下SiC陶瓷材料磨削力的35%~76%。     

电镀金刚石砂轮端面磨削Al2024/SiCp试验研究

使用电镀金刚石砂轮对SiC颗粒增强Al2024复合材料进行端面磨削加工试验研究.研究结果表明,端面磨削加工能获得高质量的加工表面,在所采用的试验参数范围内,表面粗糙度在Ra为0.185μm和Ra为0.5121μm之间,已加工表面残余应力表现为压应力;磨削加工参数对切向力和法向力的影响不大,并且在不同的加工条件下均保持较小数值.轴向磨削力大于其他两个方向的磨削力,并且随着磨削深度的增大而明显增大.     

高速铣削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌及切屑机制的研究

为了研究高体积分数SiCp/Al复合材料的切削机理及工件表面形貌,采用PCD刀具对干式切削和水溶性冷却液浇注冷却的湿式切削两种切削条件下的高速铣削进行了研究。结果表明,在对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCp/Al复合材料进行高速铣削时,干式切削无论是在工件已加工表面形貌和微观结构,还是在切屑形成及形貌上,都好于湿式切削。两种切削条件下均可获得较理想的表面粗糙度。     

磨削纤维角对碳纤维复合材料磨削性能的影响

为了研究单向碳纤维复合材料在不同磨削纤维角(磨削方向与纤维取向之间的夹角)下表面的磨削特性和机理,通过一系列磨削实验,研究了磨削纤维角对磨削力、粗糙度和表面形貌的影响,并用扫描电镜(SEM)对磨削加工表面的特征进行了分析.结果表明:不同磨削纤维角下的磨削力遵循45°>90°>0°的顺序;表面粗糙度恰好与此相反,磨削纤维...     

碳纤维复合材料超声磨削工艺的研究

在总结国内外大量文献资料的基础上,利用自行研制的超声振动系统对碳纤维复合材料进行了磨削试验,研究不同加工参数对切削力和工件表面质量的影响,并对超声磨削机理进行了分析。结果表明:随着主轴转速的加快,切削力和表面粗糙度值减小;随着切削深度的增大或进给速度的加快,切削力和表面粗糙度值增大。与传统磨削加工相比,在加工参数相同的条件下,超声辅助加工时工件所受的切削力和表面粗糙度值更小。     

SiC_p/Al复合材料铣削残余应力的有限元分析

SiC_p/Al复合材料属于典型难加工材料,大量Si C颗粒离散分布其中,导致在铣削加工高体积分数SiC_p/Al复合材料时,加工表面容易出现应力分布不均现象,严重影响材料的稳定性。为了研究SiC_p/Al复合材料加工表面残余应力,通过ABAQUS有限元分析软件建立了SiC_p/Al复合材料三维铣削有限元模型,并分析了切削工艺参数对残余应力的影响。结果表明:切削速度对残余应力变化影响较小,每齿进给量对残余应力变化影响较大,所得结果与经验计算值吻合较好。     

铝合金Al6061微尺度磨削力热特性试验分析

微磨削加工是微尺度加工领域的一种重要的加工方法。基于铝合金Al6061建立微磨削力热特性的理论模型。设计铝合金Al6061材料的微磨削单因素试验,分析试验结果得出不同磨削参数对微磨削力和磨削温度影响规律。针对不同的磨削深度,研究微磨削表面温度和表面下不同深度位置的温度分布情况,并对加工表面进行热烧伤检测。根据试验数据结果对所建立微磨削力和微磨削温度的理论模型的准确性进行了验证,并通过试验测量得到微磨削后最高表面温度为78.5 ℃。试验研究结果也为进一步研究零件表面完整性和提高零件表面质量提供重要依据。