Si_3N_4陶瓷高效有机磨削液的性能评价和机理分析

选择了三组有机物作为主要成分,制备用于磨削Si_3N_4陶瓷的高效有机磨削液,通过在自行研制的磨削机构上进行磨削效率实睑,发现这几种有机磨削液的磨削性能均优于普通磨削液,磨削效率最低可提高1．37倍,其中油酸和油醇可达到2倍以上。通过红外光谱时液固界面进行界面物质结构分析,发现常温下陶瓷和含—OOH和—OH有机物的磨削液之间的液固界面存在异常振峰,该振峰的出现是缘于有机物分子与Si_3N_4陶瓷发生氢键的吸附效应,此效应在磨削高温状态下衍变为摩擦化学反应,生成物不但降低了表面硬度,而且改善了润滑效果,从而提高了磨削效率和表面质量。     

Si3N4陶瓷高效有机磨削液的性能评价和机理分析

选择了三组有机物作为主要成分,制备用于磨削Si3N4陶瓷的高效有机磨削液,通过在自行研制的磨削机构上进行磨削效率实验,发现这几种有机磨削液的磨削性能均优于普通磨削液,磨削效率最低可提高1.37倍,其中油酸和油醇可达到2倍以上.通过红外光谱对液固界面进行界面物质结构分析,发现常温下陶瓷和含-OOH和-OH有机物的磨削液之间的液固界面存在异常振峰,该振峰的出现是缘于有机物分子与Si3N4陶瓷发生氢键的吸附效应,此效应在磨削高温状态下衍变为摩擦化学反应,生成物不但降低了表面硬度,而且改善了润滑效果,从而提高了磨削效率和表面质量.     

Si3N4陶瓷高效有机磨削液界面化学反应机理的研究进展

磨削加工是S i3N4陶瓷最主要的加工方法。利用磨削液界面化学反应膜降低摩擦系数同时软化表面层,提高磨削效率是一个全新的研究方向。本文基于用半塑性去除的方式高效磨削S i3N4陶瓷,系统综述了在使用以醇类磨削液为代表的各种有机磨削液时,界面化学反应对提高S i3N4陶瓷材料去除率的辅助作用。文中以研究作用机理为目的,运用分类、比较和归纳的方法,结合使用先进的测试设备,分析了醇类磨削液配方中长、短碳链醇及其水溶液作磨削液的作用效果。此外,还从不同的角度探讨了全卤代烃、阳离子表面活性剂和四乙氧基硅烷等3类有机物作为磨削液成分的有效作用,并揭示了作用机理,从而为研制高效率、低成本加工陶瓷材料的磨削液提供了理论基础。     

精密陶瓷的定压磨削特性

陶瓷材料硬度高,性质脆,加工耗时多。定压磨削是通常采用的加工方式。本文简述了陶瓷种类与磨削切除速度的关系,举例说明了在定压磨削过程中,金刚石砂轮以及磨削液对切除速度的影响,对陶瓷刀具的磨削加工有一定的参考价值。     

CBN砂轮在无心磨床上的高精度磨削

无心磨削,是高精度、高效率批量加工零件不可缺少的磨削方式。使用陶瓷结合剂CBN砂轮将会进一步提高无心磨削的加工效率。由于CBN砂轮的克努普硬度高达4700HK,所以对砂轮整个工作面的高精度修整技术很值得研究。外圆磨削中的逆磨切入角一般是5′～10′,无心磨削中顺磨切入角一般为1°～3°(如图1所示)。硬度高的CBN磨粒,可用大切入角磨削工件,而与外圆     

工程陶瓷高效精密磨削加工技术的研究进展

工程陶瓷具有许多优异的性能,已广泛用于各工业行业中。介绍了现阶段实现工程陶瓷高效精密磨削加工的方法,诸如高速深磨、激光预热辅助磨削、ELID镜面磨削、超声振动辅助磨削、预应力磨削以及复合工艺磨削等。从磨削效率、加工质量、成本、局限性等方面比较了这几种加工方法的优缺点。对工程陶瓷高效精密磨削加工技术的研究进行了展望。     

砂带磨削磨损性能试验研究

分析了砂带磨料种类、工件材料特性及磨削用量的不同对磨削加工效率和砂带磨损的影响,采用2种不同磨料的砂带分别对3种材料进行了工艺试验,对材料去除量和砂带磨损量进行了测量,揭示了砂带的磨损机理。研究表明:钛合金可磨削性较差,304不锈钢的可磨削性比钛合金好,45号圆钢最易于磨削;增加砂带线速度可在一定程度上提高材料去除率和磨耗比;陶瓷磨料比氧化铝磨料磨耗比大,因此磨削时可选择陶瓷砂带进行大余量加工;随着硬度比的增加,磨耗比呈现出先增大后减小的趋势,因此磨削时可根据磨削要求选择合适硬度磨粒的砂带进行磨削。     

基于长碳链醇和卤代烃的陶瓷磨削液的磨削特性及作用机理

以磨削液的第一类性能作为主要评价指标，对长碳链醇和卤代烃（CCl4）组成的多种配方进行了切入式磨削效率试验。结果表明，这两种有机物及其多种复配配方可以大幅提高氮化硅陶瓷磨削时的材料去除率。通过红外光谱测试发现，醇类磨削液与陶瓷间润滑膜的结合方式以化学吸附为主，并在摩擦高温条件下产生了具有良好减摩作用的烷氧基硅或聚烷氧基硅。卤代烃的加入可以进一步使磨削液具有良好的极压性能，并提高磨削效率。此外，首次引入质量热容作为分析手段，对使用上述磨削液时陶瓷材料去除率的影响因素进行了探讨。结果表明，氮化硅陶瓷磨削时的材料去除率随着热容的增大而提高。     

基于软性磨粒流抛光超声波激振湍流强化的初步研究

在固-液两相软性磨粒流加工方法中固定的约束模块中存在湍动能和动压力的分布不均匀、加工时间偏长、加工效率偏低等问题,为解决以上问题,将超声波激振技术应用于固—液两相软性磨粒流加工中.针对超声波激振在液体中产生的压力场改变,在高幅和高频的交变压力场的激励下,分析了流场产生的周期性空化现象,建立了超声波激振与固—液两相软性磨粒流之间的关系;在软性磨粒流加工方法的基础上,提出了在约束流道中耦合超声波激振的方法,从而达到了扰动流场增强湍流强度的目的;在减少加工时间,提高加工效率和减少能耗上对新提出的方法进行了评价;通过大量的仿真,得到不同时刻约束流道内的压力、速度和湍动能分布图,并与定常流道内的压力、速度和湍动能分布图进行了对比.研究结果表明,超声波激振带来的压力场变化能够实现提高加工效率和加工质量的目的.     

新型陶瓷-金属结合剂金刚石磨块的制备及磨削性能

设计并制备了一种新型陶瓷-金属结合剂金刚石磨块,测试了金刚石磨块的气孔率、体积密度和力学性能,并在相同条件下进行了陶瓷-金属结合剂金刚石磨块与陶瓷结合剂金刚石磨块磨削SiC增强高硅铝合金复合材料的对比试验。结果表明:陶瓷-金属结合剂对金刚石颗粒的把持力强;新型陶瓷-金属结合剂磨块的抗弯强度与硬度达到了66.02 MPa和74.6HRB;相同条件下,用陶瓷-金属结合剂金刚石磨块磨削SiC增强高硅铝合金复合材料,比用陶瓷结合剂金刚石磨块磨削得到的磨削表面质量更好,加工效率更高;当加工工件表面粗糙度为0.3μm时,新型陶瓷-金属结合剂磨块的材料去除率达到了普通陶瓷结合剂磨块的两倍,可以解决SiC增强高硅铝合金复合材料难加工的问题。     

氮化硅陶瓷镶块低粗糙度磨削的研究

提出氧化铝砂轮磨削陶瓷表面的加工过程是砂轮磨粒与工件表面凸峰的碰撞－碰撞与摩擦共同作用－摩擦抛光。对砂轮速度，工件转速、砂轮横向进给量、光磨次数，陶瓷材料硬度以及切削液等因素对表明粗糙度的影响进行了分析，表明氧化铝砂轮通过挤压和磨削抛光作用使陶瓷工件表面的粗糙度得到显著改善，实现了在普通磨床上对陶瓷材料的高质量加工。     

纳米陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究进展

纳米陶瓷涂层材料具有高硬度和高耐磨性,采用超硬磨料的金刚石砂轮磨削是其最主要的加工方法,在磨削时容易出现表面残余应力而导致表面裂纹.目前,国外在纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的研究很少,我国正在对纳米陶瓷涂层材料超精密磨削后表面残余应力方面进行研究.介绍了纳米结构陶瓷涂层的研究背景,阐述了纳米结构陶瓷喷涂材料性能特点,分析了纳米结构陶瓷涂层的磨削研究动态和磨削表面残余应力的研究现状.分析研究表明,纳米结构陶瓷涂层的开发与研究将会受到越来越广泛的重视,其后续研究将是下一步的工作重点.     

有机磨削液在氮化硅陶瓷磨削过程中的清洗机理研究

通过一系列试验考察了不同有机物的乳液作为冷却液时金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷的堵塞效果.试验结果表明:短链有机物及烷烃作为磨削液时,金刚石砂轮磨削氮化硅陶瓷会发生堵塞,而包含较强极性基团的长链有机物可以很大程度地降低砂轮堵塞.其原因是烷烃在氮化硅陶瓷表面形成的非极性油膜对非极性的氮化硅磨屑产生较强的吸引而聚集在磨削区,进而导致砂轮堵塞.油膜表面具有一定的极性可以很大程度地缓解磨屑的积聚并降低堵塞现象的发生.通过对几种极性有机物的清洗效果进行分析,探讨了有机物的分子结构特征与其清洗性能的关系.     

Grinding of titanium alloys by Elbor and diamond wheels

The grinding of titanium alloys by Elbor and diamond wheels with ceramic and organic binders is analyzed. There is considerable scope for increasing the efficiency of grinding.     

Grindability of high-temperature alloy with ceramic alumina wheels

The grindability of high-temperature alloy by using ceramic alumina wheels is studied on the basis of extensive analysis of the grinding force, grinding temperature, surface roughness and topography of ground surfaces, residual stress, hardness distribution of surface layer, and morphology of the surface layer from a metallographic point of view. The grinding burn mechanism of high-temperature alloy is unveiled and the feasible grinding parameters to avoid burning are analyzed. Some conclusions are obtained as follows. Increasing the grinding depth or the wheel velocity makes grinding temperature and residual tensile stress of the surface rise, which deteriorates the surface topography. Appropriate liner velocity of the wheel is 18–22 m/s and the depth of grinding should not exceed 0.02 mm in grinding GH2132 alloy with ceramic alumina wheels to assure the surface quality. When a_p increases enough to cause grinding burn, the strengthening effect of particles ?′ in ? base decrease and the micro-hardness of the surface is obviously lower than that of the base material, which deteriorates the mechanical properties and heat resistance of GH2132 alloy. Results provide a theoretical and experimental basis for technical optimization in the grinding of high-temperature alloy with high efficiency and high quality.     

工程陶瓷材料加工技术的研究进展

简要综述了近年国内外关于陶瓷材料加工技术方面取得的研究进展。包括工程陶瓷材料难加工的理论基础研究，磨削机理，超精密磨削，高效磨削加工等方面的研究动态。     

低温冷风纳米粒子微量润滑磨削轴承钢试验研究

低温纳米粒子微量润滑（Nano-CMQL）是将低温冷风技术与纳米粒子润滑油两者有效结合起来的一种高效绿色新型磨削加工润滑方法。采用60目陶瓷结合剂的氧化铝砂轮对GCr15淬硬轴承钢进行磨削试验,比较了常温干式、浇注式、低温冷风微量润滑(CMQL)以及Nano-CMQL四种工况在不同磨削参数下的法向磨削力、比磨削能、磨削温度、工件表面轮廓及粗糙度,结果表明,在基础磨削液中加入粒径为40 nm的MoS2固体颗粒制备出的Nano-CMQL磨削液能够有效地减小磨削加工过程中的法向磨削力并降低磨削温度,尤其在高速、大磨深的磨削参数下,其磨削加工性能更加优良。     

钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹

在分析和研究用树脂结合剂陶瓷结合剂刚玉砂轮以及绿色碳化硅砂轮磨削钛合金时产生磨削烧伤和磨削裂纹的基础上,提出了抑制钛合金磨削烧伤和磨削裂纹的措施。试验研究表明,合理的砂轮磨料和硬度等级、合理的磨削用量、高效磨削液和ＣＢＮ砂轮将有效地避免钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹。