陶瓷球材料去除形式的实验研究

文中探讨了陶瓷球研磨过程中工艺参数对陶瓷球表面材料去除形式的影响,利用球-盘式陶瓷球单球磨损试验装置,对不同研磨液磨料浓度和压力条件下对氮化硅陶瓷球的磨损形式进行了研究,以确定各种加工条件下的材料磨损形式.     

高精度氮化硅陶瓷球批量加工研磨工艺研究

为解决高精度氮化硅陶瓷球批量研磨加工的问题,将超精密研磨技术应用到氮化硅陶瓷球的加工实验中.开展了研磨过程的分析,建立了不同研磨阶段陶瓷球球度、表面质量及材料去除率与所选不同大小粒度磨料之间的关系,并提出了对比分析的方法,在通过专业设备检测的基础上对成品球球度、表面粗糙度和振动值进行了评价.研究结果表明,氮化硅陶瓷球能够批量生产且球度达到0.062μm以下,表面粗糙度达到1.48 nm以下,振动值达到24 dB以下,实现了批量生产G3级氮化硅陶瓷球的目的.     

基于不同磨料的氮化硅陶瓷球精研工艺研究

为探究磨料对氮化硅陶瓷球精研加工的影响,从而提高氮化硅陶瓷球的表面质量和材料去除率,以基液种类、磨料种类和研磨盘转速为主要影响因素设计正交试验,并分析各因素对表面粗糙度Ra的影响程度。以表面粗糙度Ra和材料去除率为评价指标,通过单因素试验优化研磨参数。根据正交试验结果,得到精研加工过程中各影响因素对于表面粗糙度Ra的影响程度,从大到小排列依次为:磨料种类>基液种类>研磨盘转速。综合考虑陶瓷球精研加工的要求,确定最佳的研磨参数组合为:煤油基液、碳化硅磨料以及150 r/min的研磨盘转速。在金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铬和氧化铁这5种磨料中,氧化铁磨料修复粗研过后的氮化硅陶瓷球表面缺陷的效果最好。     

氮化硅陶瓷球化学机械抛光机理的研究

为探究氮化硅陶瓷球化学机械抛光过程及磨料与工件材料的相互作用规律,选用四种不同的磨料对氮化硅陶瓷球进行了抛光实验。通过对抛光后表面粗糙度的检测,讨论了不同种类磨料对工件表面粗糙度的影响。利用SEM观测工件表面形貌,探讨了不同磨料对工件的材料去除方式。采用X射线衍射技术分析了水基CeO2磨料抛光氮化硅陶瓷球后工件表面的化学反应生成物,对化学机械抛光的热力学分析进行了验证,分析了其化学机械作用过程。结果表明,CeO2是抛光氮化硅陶瓷球非常有效的一种磨料,利用水基CeO2抛光液对氮化硅陶瓷球进行化学机械抛光,获得了表面粗糙度Ra为4nm的光滑表面。     

氮化硅陶瓷球研磨液的机理研究

氮化硅陶瓷球是混合轴承中的关键元件，对于氮化硅陶瓷球的研磨加工，研磨液的选用是获得高质量加工表面的关键因素之一。文中简述了陶瓷球的特性和成球原理，理论分析了陶瓷球在研磨加工过程中的材料去除理论。对研磨液的成分及作用进行分析，对研磨液的作用机理进行分类，为配制氮化硅陶瓷球专用研磨液提供理论基础。     

陶瓷球材料性能和显微结构对其磨削加工的影响

通过试验探索了氧化锆、氧化铝、氮化硅和碳化硅四种陶瓷球材料的性能和显微结构对加工效果的影响;采用扫描电镜观察了研磨后球的表面特征.结果表明:在相同的研磨条件下,具有长柱状晶粒的氮化硅陶瓷球加工速率最低,但圆度和表面粗糙度最容易控制;氧化锆和氧化铝陶瓷球表面质量次之,碳化硅陶瓷球加工速率最高,圆度和表面粗糙度最难控制.     

氮化硅陶瓷球高效研磨加工工艺试验

氮化硅陶瓷球的高效研磨加工至关重要,在分析陶瓷球加工原理、加工方法及存在问题的基础上,以?4.762 5 mm氮化硅陶瓷球为试验对象,分析采用金刚石砂轮加工与传统V形槽研磨方法的差异。结果表明:采用金刚石砂轮进行陶瓷球粗磨工序加工能够大幅缩短加工时间,提高加工效率,降低劳动强度;能够消除传统V形槽研磨方法中易出现的顶窝、环带和碎球等缺陷;但金刚石砂轮加工出的陶瓷球直径变动量、批直径变动量及球形误差较大,为保证后续加工应适当加大留量。     

烧结温度对氮化硅陶瓷球性能的影响

通过气氛压力烧结制备氮化硅陶瓷球,分析烧结温度对氮化硅陶瓷球密度、压碎载荷比、孔隙度、硬度和断裂韧性的影响。试验结果表明:氮化硅陶瓷球最佳烧结温度为1 740℃左右,这样可以保证各项指标处于最优状态。     

研磨压力对固结聚集体磨料垫自修正影响

固结磨料研磨过程中磨料的微破碎是实现固结磨料垫自修正特性的主要途径,研磨压力是影响磨粒微破碎的关键参数。选用单晶金刚石和聚集体金刚石作为磨粒制备固结磨料垫,在15 kPa压力下以石英玻璃为加工对象进行研磨实验,比较两者的材料去除率及加工稳定性;制备了4种陶瓷结合剂含量的聚集体金刚石,并制备成固结聚集体金刚石磨料垫,探索了不同压力下的固结聚集体金刚石磨料垫的自修正性能;分析了研磨后的工件表面粗糙度和表面微观形貌。结果表明:采用固结聚集体金刚石磨料垫,研磨后工件表面粗糙度低,去除效率稳定;在15~21 kPa的压力下,结合剂含量次高的聚集体金刚石研磨效率高,材料去除率达到8.94~12.43μm/min,加工性能较稳定,研磨后的工件表面粗糙度R a在60 nm左右;在3.5~7 kPa压力下,结合剂含量次低的聚集体金刚石研磨性能较稳定,材料去除率在2.67~3.12μm/min,研磨后的表面粗糙度R a在40 nm左右。高结合剂含量的聚集体金刚石磨粒更适合高研磨压力条件,而低结合剂的聚集体金刚石磨粒更适合于低研磨压力。     

氧化铝工程陶瓷研磨工艺研究

通过对氧化铝陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机量,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。     

SrTiO3陶瓷基片集群磁流变研磨加工表面特性研究

采用集群磁流变效应研磨加工工艺进行SrTiO3陶瓷基片研磨加工,分析了研磨盘材料、磨粒种类、研磨压力和磨粒团聚等因素对SrTiO3陶瓷基片表面粗糙度和表面完整性的影响。 结果表明:磁流变效应研磨工作液中的SiC、Al2O3和CeO2等磨料的大尺寸磨粒在SrTiO3陶瓷基片研磨加工表面产生的局部大尺寸划痕破坏了加工表面的完整性;采用铸铁研磨盘和SiO2磨料的磁流变研磨工作液研磨加工后,原始表面粗糙度Ra从约1.7854μm下降到0.6282μm,并且表面完整,SrTiO3材料与SiO2磨料之间存在的化学机械研磨过程促进了研磨加工表面性能的改善;研磨压力也是影响研磨加工表面粗糙度和大尺寸划痕的主要因素之一,研磨压力取较小值(1.875kPa）为宜。      

硬质材料球体新型研磨方式下的工艺优化试验研究

氮化硅先进陶瓷等硬质材料的球体具有密度小、硬度高、弹性模量高(刚度高)、耐磨损、热膨胀系数低等一系列金属材料没有的优点,被认为是高速、高精度轴承滚动体的最佳材料,但传统的V形槽陶瓷球研磨方式制约着其进一步应用.本文以材料去除率、表面粗糙度和球形误差为评价目标,通过试验研究与数据分析,描述新型研磨方式下,硬质材料球体研磨工艺参数对材料去除率、球度及表面粗糙度的影响,以获得较优的研磨工艺参数,为实际生产中工艺过程的优化提供了一种有效可行的方法.     

氮化硅陶瓷球研磨去除机制试验与仿真研究

为研究研磨过程中氮化硅陶瓷球的材料去除形式及磨损行为,结合陶瓷材料动态压痕断裂力学理论,进行陶瓷球研磨加工试验,采用超景深三维显微镜和扫描电镜对研磨后陶瓷球表面进行观察,同时建立单颗金刚石磨粒冲击作用有限元模型并进行仿真研究。试验结果表明:氮化硅陶瓷球表面材料去除以脆性断裂去除和粉末化去除为主,陶瓷球表面残留有大量贝壳状缺陷和呈簇状随机分布的粉末化材料区域;研磨过程中,陶瓷球表面存在擦伤、划伤和凹坑等缺陷;磨粒冲击作用时,表面材料会受微切削作用产生破碎去除,同时也会受挤压作用产生脆性断裂去除,当磨粒以滚动方式作用在陶瓷球表面时,陶瓷球表面更容易形成粉末化去除,且材料去除率更高。仿真结果表明:各磨粒冲击作用方式产生的最大等效应力由大到小的顺序为滚动磨粒变切深、滚动磨粒定切深、磨粒挤压、滑动磨粒定切深,其中,滚动磨粒变切深产生的亚表面裂纹最深。     

陶瓷量块的研磨特点

陶瓷量块具有耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定性好等特点 ,是传统钢质量块的升级换代产品。陶瓷量块材料 (大多为氧化锆 )属难加工非金属脆性材料 ,其加工特性与金属量块差异较大。我厂为改进陶瓷量块加工质量 ,对不同厂家提供的陶瓷材料作了研磨试验 ,初步掌握了陶瓷材料的研磨工艺特点。1　研磨切屑的形成研磨属微量切削 ,其切屑小到肉眼难以看见。钢质量块研磨切屑的形成遵循金属材料切屑形成规律。而陶瓷量块材料的性质决定其在加工过程中几乎不存在滑移和弹性变形阶段 ,材料组织直接在磨料的压力和摩擦作用下发生断裂。这一结论可通过观察工…     

氮化硅陶瓷球制备技术的研究进展

氮化硅(Si₃N₄)陶瓷被称为理想的“轴承材料”,由该材料制备的氮化硅陶瓷轴承球可提高轴承的性能,现已广泛应用于各种高精度高转速机床、地铁、航天发动机和石油化工机械等领域。介绍了氮化硅陶瓷球的发展历程,简述了氮化硅陶瓷球国内外的现状,并从原料、成型、烧结和加工四个方面论述氮化硅陶瓷球的制备技术。     

固着磨料研磨对机械密封耐腐蚀性的影响

探讨用固着磨料研磨机械密封中一些主要研磨参数(如磨料粒度、研磨压力和研磨速度等)对机械密封耐腐蚀性的影响。     

氮化硅陶瓷球精加工表面缺陷的研究

将3种不同直径的氮化硅球坯采用循环加工方法研磨成G5级轴承用陶瓷球。研究了研磨过程中陶瓷球的磨损行为并将磨损缺陷按光学显微镜下的形貌分成5类。采用扫描电子显微镜观察分析各种缺陷并用陶瓷材料断裂力学解释凹坑与裂纹缺陷的形成。研究结果表明，异常的磨粒作为尖锐压头产生凹坑。各种裂纹主要是由起钝压头作用的上研磨盘产生的。材料的晶体结构变化产生雪花缺陷，雪花缺陷抵抗磨粒磨损的能力较差。精研过程中不正确的加工压力和没有破碎的硬磨粒产生擦伤和划痕缺陷。提高球坯圆度，降低粗研加工的载荷和速度可以减少裂纹缺陷。提高磨粒质量可以减少精研中各种机械加工缺陷。     

陶瓷球毛坯摇摆式精整技术的研究

为了提高陶瓷球的加工效率,提出了一种陶瓷球预烧结毛坯的摇摆式精整加工技术,该技术通过下盘旋转运动及上盘左右摆动来主动驱动陶瓷球毛坯,使之获得均匀研磨,旨在快速消除预烧结毛坯球圆度误差,提高烧结后毛坯球的精度,从而减小烧结后毛坯球的加工余量。运动分析和仿真结果表明,预烧结毛坯球表面上每一点都能被均匀研磨,具有较好的研磨等概率性。对氮化硅预烧结毛坯球进行了加工实验,结果表明该方式下预烧结毛坯球材料去除率达到0.69mm/h,可在1h内将毛坯球圆度误差从196μm迅速修正到6μm以下,并且具有良好的直径和圆度一致性,偏差分别不超过19μm和4μm。     

普通磨料研磨性能测试方法研究

普通磨料应用广泛，被誉为"工业的牙齿"。针对普通磨料使用性能评价问题，提出了一种通过介质球研磨普通磨料使介质球质量损失的方法来评价普通磨料的研磨性能，系统性研究分析了研磨介质、实验参数和普通磨料种类对研磨性能测试结果的影响。结果表明，磨料研磨性能测试方法具有一定的可行性、重复性和普适性。综合考虑测试方法操作便利性与效率，建议选用单一较大尺寸的氧化锆球作为研磨介质，优选的球料质量比为3∶1,转速为320 r/min,研磨时间90 min。实验结论对普通磨料质量指标的完善和质量管控具有一定的指导意义。     

氮化硅陶瓷球冷等静压过程有限元模拟及试验验证

利用Abaqus软件对氮化硅陶瓷球的冷等静压(CIP)成形过程进行了数值模拟,分析了氮化硅陶瓷球在CIP成形过程中致密度的变化和粉末颗粒的流动规律,研究了其应力分布,并进行了试验验证,结果表明:在CIP成形过程中,致密化曲线可分为4个阶段,相对密度的分布存在环形密度差现象,试验证明该工艺可以改善氮化硅陶瓷球压坯密度和组织结构分布的均匀性。