Al2O3f＋Cr／ZL109混杂复合材料的复合振动钻削加工

用挤压铸造法制备了三氧化二铝短纤维和碳短纤维混杂增强ZL109合金复合材料、并采用永磁复合激振方式进行了轴向与扭转复合振动钻削加工，研究了该材料的钻削加工性及振幅和振动频率对钻削力、钻头磨损和孔精度的影响。结果表明。采用这种复合振动钻削方式．可更明显降低钻削力和提高加工精度。选择合理的振动参数。也可以减轻刀具磨损，因而可改善Al2I3f Cf／ZL109混杂复合材料的钻削加工性。     

Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料钻削加工性的研究

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并进行了钻削加工试验研究。考察了Al₂O₃短纤维和C短纤维含量、纤维位向、钻削速度及进给量对钻削力、刀具磨损和钻削精度的影响,并进行了分析。结果表明:以刀具磨损作为衡量标准,该混杂复合材料的钻削加工性次于基体合金。      

(Al2O3-SiO2f+Grp)/ZL109混杂增强复合材料的抗咬合性能

为提高ZL109合金的耐磨损性能,用挤压铸造法制备了硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2f)和石墨颗粒(Grp)混杂增强ZL109复合材料.采用SRV摩擦磨损试验机研究了石墨颗粒含量和运动频率对该混杂复合材料的抗咬合性能的影响.结果表明:单一20%Al2O3-SiO2f增强复合材料的咬合载荷较基体合金有大幅度提高,混杂Grp后复合材料的咬合载荷进一步提高,且其含量为5%～8%时咬合载荷最大;复合材料的抗咬合性能比基体合金提高2倍以上,运动频率越高,提高幅度越大,当运动频率为100 Hz时,经20%Al2O3-SiO2f 5%Grp混杂增强的复合材料其抗咬合性能的提高幅度最高达12倍.Al2O3-SiO2f和Grp混杂增强可以显著改善ZL109合金的抗咬合性能.     

石墨颗粒含量对(Grp+Al2O3-SiO2f)/ZL109混杂复合材料摩擦磨损性能的影响

利用挤压铸造法制备了硅酸铝短纤维(Al2O3-SiO2f)和石墨颗粒(Grp)混杂增强ZL109铝合金复合材料,并研究了石墨颗粒含量对该混杂复合材料摩擦磨损性能的影响规律.结果表明:石墨颗粒在混杂复合材料中可以起到明显的自润滑作用,特别在干摩擦高速磨损条件下其作用更为明显.当石墨颗粒含量超过5～8%时,混杂复合材料的摩擦系数保持在一个稳定的低值.无论在干摩擦还是在油润滑磨损条件下,单一硅酸铝短纤维增强复合材料的耐磨性较基体大幅度提高,而经石墨颗粒混杂后复合材料的耐磨性进一步提高,其含量在5～8%之间时其相对耐磨性取得最高值,而增强体更有利于复合材料干摩擦磨损性能的提高.     

时效对硅酸铝短纤维/ZL109复合材料滑动磨损性能的影响

研究了硅酸铝短纤维增强ZL109复合材料的时效行为及滑动磨损性能。时效处理提高了该复合材料的强度和硬度,减少了复合材料的粘着磨损,降低了摩擦系数,从而提高了复合材料的耐磨性。硅酸铝短纤维对复合材料的时效过程有重要促进作用,纤维含量越高,复合材料获得最佳耐磨性的时效温度越低,时间越短。     

基于超细晶硬质合金钻头的AFRP钻削性能

采用超细晶硬质合金钻头开展了芳纶纤维增强树脂基复合材料(Aramid Fiber Reinforce Polymer Composites,AFRP)的钻削实验,从钻削力、钻削温度、制孔质量、刀具磨损等方面对比分析了超细晶硬质合金钻头与普通硬质合金钻头的钻削性能。实验结果表明:芳纶纤维增强树脂基复合材料钻削过程中,钻削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,超细晶硬质合金钻头的钻削力比普通硬质合金钻头降低了40.6%以上;钻削温度随进给速度的增大而减小,随主轴转速的增大而增大,相对普通硬质合金钻头,采用超细晶硬质合金钻头的钻削温度降低了47~85℃;超细晶硬质合金钻头钻削产生的拉毛和热损伤明显少于普通硬质合金钻头;经过长时间的钻削,普通硬质合金钻头的橫刃和主切削刃出现了崩刃,后刀面出现了严重的磨料磨损;而超细晶硬质合金钻头由于高硬度和高耐磨性等特性,刀具的磨损相对较小,适合于芳纶纤维增强树脂基复合材料的高效低损伤加工。     

氧化铝体积分数对Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了Al₂O₃纤维对该混杂复合材料干滑动摩擦磨损行为的影响。结果表明:混杂复合材料的摩擦系数以及从轻微磨损到急剧磨损转变的临界载荷均随着Al₂O₃体积分数的增加不断增大。在轻微磨损阶段,复合材料的主要磨损机制为犁沟磨损和层离,且Al₂O₃体积分数为12%时混杂复合材料的磨损率最低。发生严重磨损时,基体和复合材料的磨损机制均为严重的粘着磨损。     

Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料高温拉伸强度的理论分析

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,对该混杂复合材料的高温(300℃)强度性能进行了实验和理论分析。在综合考虑纤维长度变化规律、热应力诱发位错强化和纤维弥散硬化等因素对复合材料强度影响的基础上,对复合材料强度预测的混合律模型加以发展和修正,建立了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂复合材料的高温(300℃)强度预测模型。利用该模型得到的高温强度理论值所反映的规律与实验值所反映的规律吻合良好,该模型具有一定的正确性和实用性。      

热处理对Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料干滑动摩擦磨损性能影响的统计学研究

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂增强金属基复合材料,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度为0.837 m/s、压力为196 N的条件下热处理对该混杂复合材料干摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:铸态和热处理态复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布,铸态复合材料的磨损率和摩擦系数均值都大于热处理态复合材料,热处理有利于复合材料摩擦磨损性能的提高。铸态复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和层离,热处理后复合材料抗层离的能力增强,磨损机制主要为轻微的犁沟磨损。     

考虑刀具磨损影响的CFRP复合材料钻削轴向力预测

在碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料钻削过程中,随着刀具磨损量的累积,轴向力会逐渐增加,轴向力过大会导致CFRP复合材料一系列的加工缺陷。为实现在CFRP复合材料钻削过程中随刀具磨损量的累积轴向力变化的有限元分析及预测,建立了CFRP复合材料钻削仿真模型,通过对ABAQUS仿真软件二次开发,利用Python语言开发子程序,将考虑磨损量累积的轴向力预测模型导入仿真软件,运用ABAQUS软件对CFRP复合材料钻削中轴向力进行研究,实现了随着刀具磨损量累积轴向力变化的预测功能。随后通过CFRP复合材料钻削试验,分析了轴向力随钻削孔数的变化规律,以验证轴向力的预测结果。结果表明:3D钻削有限元模型能够良好地预测实际加工过程中刀具未磨损时轴向力的大小,其误差为9.10%;在考虑磨损量累积后,轴向力预测模型能够较准确地预测实际加工过程轴向力的大小,其最大误差不超过10%。