PCD刀具几何参数对Cf/SiC复合材料铣削质量的影响

陶瓷基复合材料因其独特的耐磨性和耐高温性能,广泛应用于航空航天、能源和汽车等领域。但由于其基体材料的脆硬性和增强相的各向异性,给机械加工过程带来了很大挑战。针对二维编织的碳纤维增强陶瓷基复合材料,设计了不同几何参数的PCD刀具进行槽铣试验。纤维拔出、纤维剥落和纤维断口回弹显著降低槽底表面质量,微崩边和毛刺是直槽边的主要加工缺陷。试验结果表明,PCD刀具前角为3°、后角为20°、钝圆半径为10μm时,直槽加工质量较好。     

Cf/SiC复合材料低温铣削工艺优化研究

对超硬金刚石刀具低温铣削Cf/SiC复合材料进行工艺优化研究,主要研究聚晶金刚石刀具低温铣削Cf/SiC复合材料过程中,低温冷却介质(干冰、液氮)和冷却工艺参数(阀体出口压力和喷嘴喷射角度)对切削力、加工表面完整性和切屑的影响规律.研究表明:在干冰、液氮低温介质的冷却作用下,工件的加工表面质量得到了较大提高,主切削力显...     

SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究

运用有限元分析软件ABAQUS建立了三维斜角铣削模型,对SiCp/Al复合材料的的高速铣削过程进行模拟。首先分析了切削过程中SiCp/Al复合材料的应力、应变的分布规律,然后分析了不同等效切削厚度对切屑形状和温度场的影响,最后分析了切削参数对切削力的影响规律。铣削过程的有限元模拟为SiCp/Al复合材料高速铣削加工的工艺参数优化、刀具参数的合理选择提供了参考。     

2.5D Cf/SiC刹车材料浮动磨削工艺试验研究

为研究2.5D C_f/SiC刹车材料的浮动磨削加工性能,设计单因素试验探究了砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对磨削力、表面粗糙度和表面形貌的影响规律,分析了磨削表面典型加工缺陷及材料去除机理。结果表明：砂轮转速、工作台调定压力和磨削深度对法向磨削力影响显著,对切向磨削力影响不大;工作台调定压力对表面粗糙度的影响程度最大。2.5D C_f/SiC刹车材料以脆性断裂去除方式为主,不同纤维方向上的加工缺陷形式存在差异,其主要加工缺陷为界面脱粘、微裂纹、基体破碎、纤维剥离及破碎。试验通过单因素方法分析得到了较好的表面质量,表面粗糙度Sa可达0.6μm左右。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削实验研究

对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析，研究了铣削速度对铣削力、切削温度、加工表面粗糙度、表面形貌和刀具磨损的影响，从而获得了能够保证对其进行高效率、高精度加工的合理工艺参数。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削工艺研究

从颗粒增强金属基复合材料的应用和切削加工现状出发 ,针对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析。通过铣削试验 ,研究了铣削速度对铣削力、加工表面粗糙度、表面形貌以及刀具磨损的影响 ,分析了该材料的高速切削机理 ,并获得了能够保证对其进行高效高精度加工的合理工艺参数。     

超声铣削复合材料应力场分析与试验研究

为解决复合材料难加工问题,本文采用超声铣削和普通铣削加工方法对复合材料进行试验研究。试验结果表明,在超声加工条件下,由于外加的周期性振动使铣削力大大减小,使得已加工表面产生较小的应力场,则纤维束和碳基体交界处微裂纹扩张速度减慢和分层不明显;而在普通加工条件下,由于产生较大的铣削力,则纤维束和基体交界处裂纹扩展迅速,且分层也十分明显,工件表面纹理质量很差。     

SiCf/SiC复合材料超声辅助磨削试验研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料(SiC_f/SiC)具有密度低、模量高、强度高、耐高温和抗氧化等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。针对SiC_f/SiC复合材料加工过程中易产生纤维断裂、翘曲和拔出等问题,采用电镀金刚石磨头对SiC_f/SiC复合材料进行超声辅助磨削试验研究,测量并对比超声辅助磨削与普通磨削在不同磨削参数下磨削力和磨削力比的变化,观察加工表面质量。结果表明：超声辅助磨削能显著降低SiC_f/SiC的磨削力比并提升表面质量,但当磨削速度不断增加时,超声辅助加工的效果减弱并趋于普通磨削。     

铣削加工过程有限元分析及试验研究

通过Solidworks建立了立铣刀三维模型,采用ABAQUS有限元分析软件对立铣刀加工铝合金2A12的铣削过程进行仿真,分析不同铣削参数下的仿真结果,得出高速钢立铣刀各铣削分力随铣削深度、每转进给量和铣刀转速的变化趋势,并进行铣削试验。经过对比仿真结果,与实验结果较为吻合。进行正交仿真,基于铣削力经验模型,用matlab拟合出高速钢立铣刀铣削铝合金2A12的铣削力经验公式,为铣削参数的优化和刀具磨损研究提供理论依据。     

SiCp/Al复合材料薄壁件铣削加工内应力的有限元分析

采用三维有限元法分析了SiCp/Al复合材料薄壁件铣削加工的内应力分布。结果表明,在铣削力作用下,SiC颗粒承受较大的力,而铝合金基体承受相对较小的力,且颗粒上的应力分布极不均匀,在颗粒尖角处的应力较大。因此,在SiCp/Al复合材料薄壁件的铣削加工中极易在颗粒边缘发生破损,从而造成严重的表面缺陷。     

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。     

旋转超声铣削C/SiC界面结合强度研究

针对C/SiC复合材料零件机加工后疲劳强度大幅降低问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳加工方法。基于剪切滞后理论构建了超声振幅与C/Si C复合材料界面结合强度的理论模型,阐明了超声振动对界面结合强度的弱化机理。通过静拉伸试验、残余应力检测、疲劳试验和断口观测验证了旋转超声铣削疲劳强化效应。实验结果表明,高频冲击作用使得C/SiC抗拉强度和表面残余压应力显著提高,纤维基体脱黏应力与界面结合强度有效降低,纤维增韧效应显著,抗拉强度和疲劳强度相较传统铣削分别提升了17.5%和9.4%。     

超声振动辅助铣磨加工工艺对Cf/SiC复合材料加工表面质量的影响

设计了两种超声振动辅助铣磨加工试验,并与普通铣磨加工方式相对比,试验研究了三种不同加工方式下铣磨难加工复合材料C_f/SiC的加工缺陷及表面粗糙度。试验结果表明:施加了纵向振动与沿进给方向振动的两种超声振动后,C_f/SiC复合材料的纤维拔出与崩边缺陷明显减少,底面凹坑缺陷也得到了有效抑制;采用纵向超声振动辅助铣磨时加工质量要优于沿进给方向超声振动辅助铣磨的加工效果。与普通铣磨相比,两种超声振动辅助铣磨均可有效降低表面粗糙度。各磨削要素对不同铣磨加工方式下C_f/SiC材料的表面粗糙度影响关系为:表面粗糙度随主轴转速增加而降低,随进给速度、磨削深度的增加而增加,随着超声振幅增大,表面粗糙度先减小后增大。研究表明,在优化的振幅下采用纵向超声振动辅助铣磨方式可以更大幅度地改善C_f/SiC复合材料的表面质量。该研究对难加工复合材料的高性能加工具有实际指导作用。     

C/SiC复合材料超声振动加工切削力单因素试验研究

切削力是切削过程中重要的物理量之一,对切削加工过程中的切削热、加工工件的表面质量以及刀具磨损和寿命等具有重要的影响。因此,在C/Si C复合材料加工特性及加工机理研究中,对切削力的研究是至关重要的。通过单因素试验,摸索出单一工艺因素对切削力的影响规律。     

碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形仿真研究

为了研究碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形规律,通过对薄壁件和铣刀进行三维建模以及网格划分,利用ABAQUS/Explicit中的热-力耦合分析模块进行铣削模拟。通过改变毎齿进给量f z和切宽a e来观测薄壁件变形的规律,并对仿真的结果进行分析。结果表明:工件整体变形呈U形,变形最小位置出现在工件长度方向中点附近,最大位置在工件两端。薄壁件变形随着毎齿进给量f z和切宽a e的增大而变形加剧。本文研究可为进一步研究碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料薄壁件铣削变形提供理论依据。     

小规格C/SiC复合材料紧固件加工及力学性能研究

本文针对小规格(直径规格M3~M6)C/SiC复合材料紧固件,开展了螺纹加工和预制体结构优化研究,表征了紧固件的室温及高温力学性能,针对典型防隔热一体化结构,进行了连接受力仿真和螺钉选型,研究表明:磨削和硬质合金攻丝分别是C/SiC紧固件外螺纹和内螺纹的较优加工方式;螺钉、螺母分别建议选择以Type-3、Type-1为预制体的C/SiC材料加工;经测试,采用Type-3预制体的M6沉头螺钉在室温(25℃)、1100℃和1200℃条件下的抗拉强度分别为250MPa、230MPa和223MPa,抗拉强度随温度升高的衰减较小。     

高体分SiC/Al复合材料微磨削表面粗糙度试验研究

SiC/Al复合材料是一种以铝为基体,碳化硅为增强颗粒的复合材料.由于材料的高硬度特性,导致已加工表面出现裂纹和磨损等现象,采用PCD刀具对SiC/A12024进行微磨削试验,基于响应曲面法,设计实验数据,根据试验结果,建立主轴转速、进给速度和切削深度的回归方程.通过响应曲面图,分析主轴转速、进给速度和切削深度交互作用...     

铣削参数对玻璃纤维复合材料铣削力的影响研究

针对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行铣削力研究,以切削参数(主轴转速、进给速度、进给量)为自变量进行L_(27)(3~(13))正交试验,分析其对GFRP铣削力的影响。试验表明,铣削力随进给速度、铣削深度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小。对铣削力做多元回归分析,建立相关数学模型并通过显著性分析验证其合理性,有助于分析切削参数对铣削力的影响规律。     

SiC/W层状复合材料力学性能及显微结构分析

以ＳｉＣ陶瓷片为基体层,金属Ｗ为夹层,热压烧结制成ＳｉＣ／Ｗ层状复合材料。Ｘ射线衍射分析显示：夹层中的Ｗ与ＳｉＣ反应生成了Ｗ５Ｓｉ３和ＷＣ,无金属Ｗ存在,断面扫描电镜分析表明：（１）夹层由颗粒状晶体（Ｗ５Ｓｉ３）和片状晶体（ＷＣ）组成,片状晶片重叠为二级层状结构。（２）基体层（ＳｉＣ层）的断裂方式为裂纹沿晶断裂,夹层的断裂方式有两种：一是裂纹沿颗粒状晶体的晶界的沿晶断裂,二是裂纹管过片状晶体的穿晶断裂,断口还观察到片状晶片的拨出。材料力学性能呈现的规律为：夹层厚度在１０－５０μｍ内,随夹层厚度的增加,断裂韧性增加,抗弯强度下降。     

纳秒激光加工2.5维Cf/SiC复合材料的烧蚀孔洞特征

针对新型材料2.5维碳纤维增强陶瓷基（Cf/SiC）复合材料采用传统机械加工难以去除加工的问题,采用纳秒激光烧蚀2.5维Cf/SiC复合材料,烧蚀后采用扫描电子显微镜观察其烧蚀孔洞形貌特征,并分析其烧蚀去除机制,讨论激光加工参数对烧蚀孔径的影响。研究表明,Cf/SiC复合材料的激光烧蚀区域出现烧蚀孔洞、重凝、纤维断口、末端气胀,以及长轴与纤维方向一致的椭圆形材料性能变化区域等烧蚀现象;激光烧蚀Cf/SiC复合材料过程中存在氧化的化学变化现象;烧蚀产生的孔径随烧蚀功率的增加和烧蚀时间的延长而增大,烧蚀时间和烧蚀功率均较大时,可能存在烧蚀孔洞被重凝材料堵塞或部分堵塞的情况。计算出纳秒激光的束腰半径为223 μm,纳秒激光烧蚀Cf/SiC复合材料的烧蚀阈值为0.32 J/cm2。