超声辅助磨削SiCf/SiC陶瓷基复合材料

针对碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC)存在加工质量差、刀具磨损严重等问题,开展金刚石砂轮端面超声辅助磨削SiC_f/SiC复合材料试验,对比研究超声辅助磨削和普通磨削SiC_f/SiC过程中的磨削力、表面形貌及表面粗糙度,并分析其材料去除机理。结果表明:超声辅助磨削可有效降低磨削力;超声作用能促使SiC纤维断裂,形成较短纤维而被去除,减少了纤维的折断和剥落,提高了其表面加工质量;在纵向振动端面磨削条件下,超声振幅在一定范围内有助于改善其表面加工质量,振幅过大则会导致表面冲击作用过强而使其表面质量降低。      

陶瓷半延展性磨削试验研究

本文在陶瓷的半延展性磨削过程中利用声发射技术监测材料去除机理的转变,分析了磨削表面的加工机理,并从理论上对各种影响表面质量的因素进行了分析。试验结果表明：在一定的磨削条件下,陶瓷材料能最大限度地通过塑性变形被去除,从而获得良好的表面质量。     

金刚石砂轮磨削轴承用ZrO2 陶瓷表面质量研究

在氧化锆陶瓷磨削中为获得较高质量表面,采用单因素试验研究磨削深度、砂轮线速度、工件进给速度对氧化锆陶瓷精密磨削表面质量的影响规律及材料去除机理,通过超景深三维显微镜以及扫描电子显微镜,观察氧化锆陶瓷试件磨削后的表面形貌,最后用正交试验法进行优选并验证。结果表明:磨削表面的粗糙度随磨削深度、工件进给速度增大而增大,随砂轮线速度增大先减小、后增大。在磨削深度5 μm、砂轮线速度40 m/s、工件进给速度1 000 mm/min的优化组合条件下,磨削3组氧化锆陶瓷的平均表面粗糙度R_a为0.388 9 、0.417 0和0.403 7 μm。      

高速平磨氧化锆磨削力与表面质量的研究

通过对氧化锆陶瓷开展磨削试验,探究磨削力对表面质量的影响。分析测量数据、观察表面形貌,得到工艺参数对磨削力的影响规律以及磨削力对粗糙度的影响。结果表明：法向、切向磨削力随进给速度和磨削深度的增加而增加,随砂轮转速的增加而减小;当磨削力变大时,粗糙度也随之增大,去除方式由塑性去除向以凹坑、断裂为主要特征的脆性去除发生转变;当磨削深度超过25 μm时,材料表面易出现切屑粘连现象,磨削力在15~40 N之间,材料的表面质量较好。     

粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究

为了实现粗磨粒金刚石砂轮延性域磨削加工SiC陶瓷材料,采用碟轮对粒径为297~420μm的粗磨粒金刚石砂轮进行了精密修整。然后,使用经过修整好的粗磨粒金刚石砂轮对SiC陶瓷进行磨削加工。在此基础上,对不同的砂轮线速度、工件进给速度、磨削切深对SiC陶瓷表面粗糙度和表面形貌的影响进行了研究。试验结果表明:经过精密修整的粗磨粒金刚石砂轮是能够实现SiC陶瓷材料的延性域磨削的,表面粗糙度值Ra达到0.151μm;随着砂轮线速度增大、工件进给速度和磨削切深减小,SiC陶瓷表面的脆性断裂减小,塑性去除增加。     

振幅对超声辅助磨削C/SiC复合材料表面形貌的影响

目的 通过超声振动辅助磨削加工技术加工C/SiC复合材料可以改变材料的去除方式,通过改变超声振幅能够提高材料去除率并获得较好的表面质量,从而成为C/SiC复合材料的新型加工方式。方法 采用超声辅助磨削技术对C/SiC复合材料进行加工,通过改变超声振幅,观察C/SiC复合材料在不同切削角度下的纤维去除机理、纤维断裂形式,测量不同切削角度下工件表面粗糙度Sa。结果 磨削过程中C/SiC复合材料的去除方式以脆性去除为主,纤维损伤形式以纤维断裂、纤维破碎为主。增大超声振幅后,纤维断裂形式增大并伴随出现基体破碎现象。随着超声振幅的增大,不同切削角度(0°、45°、90°、135°)下测得的表面粗糙度Sa显著减小,降低约15%~41%。结论 由于超声振动的作用,C/SiC复合材料在不同切削角度(0°、45°、90°、135°)下的材料去除方式发生改变,相比于常规磨削的纤维断裂形式,施加超声振动后,磨削过程中产生的纤维折断和基体破碎被去除,在提高材料去除率的同时,表面质量明显提高。随着超声振幅的增大,不同切削角度(0°、45°、90°、135°)下的表面粗糙度Sa都减小,且减小程度也不同,减小程度由大到小的顺序为45°>135°>90° >0°。     

纳米结构金属陶瓷(n-WC/Co)涂层材料精密磨削的试验研究

本文对纳米结构金属陶瓷（n-WC/Co）涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力进行了较详细的试验研究。对常规结构金属陶瓷(n-WC/Co）和n-WC/Co涂层材料的磨削力作了对比磨削试验,分析了磨削工艺参数如砂轮磨削深度,工件进给速度,金刚石砂轮结合剂类型和磨粒尺寸以及被磨试件材料特性等对磨削力的影响,结合被磨试件表面的扫描电镜（SEM）的观察,分析了n-WC/Co涂层材料磨削的材料去除机理,研究结果表明：在相同磨削条件下,纳米结构陶瓷涂层的磨削力始终高于常规结构陶瓷涂层的磨削力;在其它磨削条件相同的情况下,用金属结合剂砂轮磨削工件所需的磨削力要比树脂结合剂砂轮,陶瓷结合剂砂轮所需的磨削力大些,磨粒尺寸小的砂轮磨削工件所需的总磨削力要比磨粒尺寸在的砂轮所需的磨削力大些,磨削力随砂轮磨削深度,工件进给速度的增加而增大;一般情况下,n-WC/Co涂层材料精密磨削过程的材料去除机理中,占主导方式的是塑性成形的材料去除方式。     

氮化硅陶瓷球研磨去除方式

为研究研磨工艺参数对氮化硅陶瓷球表面材料去除机理及表面质量的影响,采用立式研球机,通过改变研磨盘转速和压力对氮化硅陶瓷球进行研磨试验,利用扫描电镜、超景深三维显微镜检测研磨后陶瓷球的表面形貌,并运用ABAQUS进行有限元模拟,分析研磨过程中氮化硅陶瓷球表面材料的去除方式及表面质量。研究表明:研磨盘转速和压力对研磨过程中陶瓷球表面材料的去除方式、表面缺陷和表面质量影响较大,随着研磨盘转速和压力的减小,其表面划伤、凹坑和雪花等缺陷明显减少,表面质量随之提高;当压力较大、研磨盘转速较高时,材料以二体断裂去除为主;当压力较小、研磨盘转速较低时,材料以三体脆性断裂去除为主;与二体断裂去除相比,三体脆性断裂去除产生的亚表面裂纹更深。      

单向复合材料C/SiC纳米刻划实验研究

为了进一步研究纤维增韧陶瓷基复合材料的磨削机理,设计制备了单向C/SiC模型复合材料,然后将复合材料在3个典型方向进行刻划。通过刻划实验研究分析了单颗金刚石磨粒作用下复合材料的界面失效机制及微观材料去除机理。结果表明:在单颗金刚石磨粒刻划作用下,脆性断裂是C/SiC复合材料的主要去除方式,复合材料的破坏形式主要是基体开裂、界面失效、纤维断裂的综合模式。其材料去除难易程度符合规律:法向纵向横向。此外,研究结果为C/SiC刻划材料去除机理研究提供了实验提导,并为陶瓷基复合材料磨削机理的揭示提供了实验基础。     

硬脆材料表面加工V形槽结构的试验研究

金刚石砂轮成形磨削加工技术是硬脆材料表面微结构加工的一种有效方法。应用V形砂轮在硬质合金YT15和Al2O3陶瓷两种材料表面进行V形微结构的磨削试验,通过磨削试验研究V形微结构的成形磨削效果、磨削参数对V形槽的表面质量及磨削过程中的磨削力和比磨削能的影响。试验结果表明应用V形砂轮可以较好地实现硬脆材料表面V形槽结构的磨削,在可加工性好的材料上V形槽磨削所需的磨削力和比磨削能相对较大。磨削参数的变化影响V形槽表面质量及磨削过程中的磨削力和比磨削能,其中比磨削能可以反应磨削过程中的材料去除方式。YT15表面的试验结果表明V形砂轮的磨损对加工出的V形槽的轮廓结构有相当大的影响。     

蠕动进给超声磨削Al2O3陶瓷实验研究

对Al2O3陶瓷进行蠕动进给机械磨削和蠕动进给超声磨削对比试验,考察了磨削参数对表面粗糙度和实际切深的影响;通过扫描电镜对工件表面形貌进行了分析;实验结果表明:超声振动显著增加了实际切深,同时表面粗糙度值略微增大,但不会引起大的亚表面损伤;材料去除仍以脆性断裂为主,同时伴随塑性流动现象.     

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮的试验研究

单层钎焊金刚石砂轮在制作完成之初由于砂轮基体加工存在误差以及磨粒粒径大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,这使其难以在硬脆材料的精密磨削中得到广泛的应用。采用自制的钎焊碟轮对80/100#单层钎焊金刚石砂轮进行了修整试验研究。在修整试验前后跟踪了砂轮磨粒等高性的变化,进行了SiC陶瓷的磨削试验,并观测了工件表面质量的变化情况。试验结果表明:采用此方法能够实现单层钎焊金刚石砂轮的高效精密修整。修整试验结束后砂轮磨粒等高性较好,磨削SiC陶瓷的表面质量得到明显改善,表面粗糙度Ra值达到了0.1μm以下。     

SiC陶瓷非球面磨削工艺实验研究

为了研究磨削工艺参数对SiC材料磨削质量的影响规律,利用DMG铣磨加工中心做了SiC陶瓷平面磨削工艺实验,分析研究了包括主轴转速、磨削深度、进给速度在内的磨削工艺参数对工件表面粗糙度的影响。结果表明:工件表面粗糙度随着主轴转速的增加而减小,随着磨削深度和进给速度的增加而增加。在粗糙度工艺试验的基础上,以表面粗糙度最小为目标优选一组磨削工艺参数,进行了小口径SiC陶瓷非球面磨削实验,获得了较低的表面粗糙度值(0.5150μm)和较小的面形精度误差(4.668μm)。     

电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜,观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削表面、已磨削表面,对电镀金刚石砂轮端磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以脆性裂纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

二维超声磨削复相陶瓷加工表面质量的试验研究

本文通过对二维超声磨削纳米复相陶瓷和普通磨削进行对比试验研究,分析了磨削深度、工件速度、砂轮粒度对工件表面质量的影响.研究结果表明,采用二维超声振动磨削能大大提高工件的表面质量;表面粗糙度随着切深的增大而增大,随着切削深度的进一步增加,超声振动在磨削加工中所起的作用减弱;二维超声振动磨削大大扩大了复相陶瓷磨削的塑性加工区域,二维超声振动磨削过程的塑性域是切削深度小于5μm,而普通磨削塑性域是磨削深度小于2μm;二维超声振动磨削时,表面粗糙度随着砂轮粒度的减小而明显减小,且比较稳定,故二维超声振动磨削有利于使用细粒度砂轮;工件速度对二维超声振动磨削表面粗糙度影响很大,其值随着工件速度的增加而增大.     

聚晶金刚石复合片磨削试验研究

本文采用金刚石砂轮对聚晶金刚石(PCD)复合片材料进行了精密平面磨削试验,研究了磨削工艺参数和砂轮特性对磨削力的影响规律,分析了磨削PCD材料去除机理.研究发现:随着砂轮速度的增大,切向磨削力和法向磨削力不断减小;随着磨削深度的增加,切向磨削力和法向磨削力都增加,相同粒度的陶瓷结合剂砂轮的磨削力大于树脂结合剂砂轮的磨削力;切向磨削力和法向磨削力都随着工件进给速度的增加而增大;粒度号越大,切向磨削力和法向磨削力越大.PCD材料去除主要是通过磨粒的机械磨耗、破碎作用和热物理、热化学作用等方式.     

电镀金刚石砂轮面磨削氧化铝陶瓷的机理研究

本文利用电子扫描电镜、观察了金刚石磨粒的微切削刃以及氧化铝陶瓷试件的磨削时的表面,已磨削表面,对电镀金刚石砂轮磨氧化铝陶瓷的机理进行了研究,指出了氧化铝陶瓷已磨削表面的缺陷以及脆性袭纹为主,磨削温度对材料去除过程影响很大,有可能存在非裂纹扩展的陶瓷材料去除方式。     

工程陶瓷超声波磨削加工技术

对工程陶瓷的超声波磨削进行了深入研究,与普遍磨削做了对比试验,试验了磨削参数的变化对磨削力及表面粗糙度的影响,并分析了工程陶瓷的脆性与塑性去除机理。研究证明：综合考虑精度与效率指标,超声波磨削是一种理想的工程陶瓷加工方法。     

工程胸瓷超声波磨削加工技术

对工程陶瓷的超声波磨削进行了深入研究,与普通磨削做了对比试验。试验了磨削参数的变化对磨削力及表面粗糙度的影响,并分析了工程陶瓷的脆性与塑性去除机理。研究证明综合考虑精度与效率指标,超声波磨削是一种理想的工程陶瓷加工方法。     

基于灰色关联理论的RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削工艺参数优化

开展反应烧结碳化硅陶瓷电火花机械复合磨削试验，分析砂轮参数、磨削参数以及放电参数对陶瓷表面粗糙度、材料去除率、砂轮磨损率以及法向磨削力的影响规律。结果表明:与普通磨削相比，电火花机械复合磨削能提高RB-SiC陶瓷的材料去除率，且有效降低磨削时的法向磨削力；但过高的放电能量会造成砂轮的严重磨损，导致材料去除率和磨削表面质量降低。基于灰色关联理论和正交试验对工艺参数进行优化，并开展试验对优化结果进行验证。结果表明:优化后的工艺参数能有效提高材料去除率和磨削表面质量，并降低法向磨削力和砂轮磨损率。