基于强力砂带磨削的核电高压容器内表面20Cr10Ni不锈钢堆焊层磨削性能研究

根据对核电高压容器内表面不锈钢20Cr10Ni堆焊层的工艺要求,提出了堆焊层强力砂带磨削工艺;理论分析了奥氏体不锈钢20Cr10Ni强力砂带的磨损特征,弄清了影响磨削性能的根本原因,是由于单个磨粒切刃的法向接触压力过小,钝化的微晶磨粒不能及时破碎脱落所致,削弱了砂带的自锐作用.运用砂带磨削试验机和测试系统研究了奥氏体不锈钢20Cr10Ni强力砂带的磨削性能.试验结果表明,采用较大的法向压力或适当增大磨削速度的磨削参数,可以高效发挥奥氏体不锈钢20Cr10Ni强力砂带的磨削性能.     

一种新砂带

诺顿公司新出了一种锆刚玉砂带,商品牌号叫作“NorZon”,据说切削率可提高40%,使用寿命可延长50%到250%。(这种砂带曾经在150条生产线上与标准的砂带进行试验对比,加工的金属从铝和软钢、不锈钢、合金钢到因科镍合金,磨削性能都比较好。) 新砂带的这些性能来自磨粒的“自锐”结构,按照诺顿公司的说法,这种锆刚玉磨粒在使用中其断口成锯齿状,所以能始终保持锐利。电上砂的过程使磨粒按不同高度分布并且排列方向略为一致,当个别磨粒磨损脱落时,新的磨粒就露出来了,因此砂带的工作寿命较长。     

砂带磨削中磨粒切削刃磨损与其磨削能力的关系

用显微镜观测法研究了砂带上磨粒切削刃的磨损特性,由于磨粒切削刃顶部的磨钝磨损其高度是逐渐减低的。因此除新砂带开始使用的很短时间外,磨削是由很多顶部磨损成小平面的磨粒完成的。对这些小平面给砂带磨削性能的影响做了理论和实验研究,提出了阐明砂带磨削性能随磨削时间改变的金属切除模型。磨粒切削刃的形状和分布对砂带的磨削性能有很大的影响。     

航发钛合金叶片金刚石砂带磨削的磨粒磨损研究

金刚石砂带精密磨削航空发动机钛合金叶片时,砂带磨损对加工精度及表面质量一致性影响很大。针对这一问题,利用ABAQUS软件开展单颗磨粒磨削过程仿真研究,进而进行航发钛合金叶片金刚石砂带磨削试验。仿真及试验结果表明:在磨削速度为10～20 m/s时,摩擦接触点的温度达700 K以上,且随磨削速度的增大而升高;砂带磨损程度随磨削速度的增大而升高,与磨削速度对摩擦接触点磨削温度的影响规律一致。M10/20金刚石砂带的磨损形式为磨粒损耗和磨粒脱落,磨屑的黏结加剧了砂带的磨损。      

砂带磨削TC4磨削力数字建模及其预测

目的探索TC4砂带磨削的机理,优化表面加工质量。方法基于磨粒有序分布和等高性一致的假设,构建出单位面积磨粒的砂带几何模型,并建立了相应磨削的数值仿真模型,开展了模拟与实测接触轮在磨削过程中的弹性变形分析,建立了与印痕密切相关的砂带磨削力的预测模型,根据TC4的Johnson-Cook本构模型以及Johnson-Cook Sheiar Damage失效准则,模拟磨削区的热力特性。结果切向磨削力随着磨削深度的增加而增加,随砂带线速度的增加而逐渐减小,且切向磨削力随深度的变化趋势大于随砂带线速度的变化趋势。磨削温度随磨削深度和砂带线速度的增加而增加,且磨削温度随砂带线速度的变化趋势大于随深度的变化趋势。预测磨削力与实际实验值的误差在9%以内,通过对实验数据分析得到实验条件下的最优加工参数:砂带线速度5 m/s,进给速度1 m/min,磨削深度5?m。对陶瓷砂带磨削TC4进行了验证实验,预测值与实验值具有一致性。结论该方法建立的砂带磨削仿真模型和预测模型,可以较准确地预测砂带磨削TC4时的磨削力和磨削温度,为提高砂带磨削航发叶片表面质量的加工参数选择提供参考和指导。     

基于钎焊涂覆的树脂结合剂金刚石砂轮及性能研究

利用钎焊方法对单晶RVD和多晶PDGF1 2种金刚石磨料表面进行涂覆,制备涂覆前后4种磨料的树脂结合剂金刚石砂轮。研究钎焊过程对金刚石磨粒表面形貌和力学性能的影响,并测试不同砂轮加工硬质合金时的磨削性能。结果表明:钎焊涂覆方法可以在金刚石磨料表面有效包覆一层钎料合金涂层,涂层与金刚石磨粒间形成TiC界面结合。与涂覆前磨粒相比,涂覆后RVD磨粒的冲击韧性(TI)值减小了6%,PDGF1磨粒的TI值增大了42%。用钎焊涂覆PDGF1磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮拥有更低的磨削力和更高的磨削比, 但用钎焊涂覆RVD磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮的结果则相反。在相同加工参数下,4种砂轮磨削硬质合金的表面形貌相似,其表面粗糙度在0.50～0.68 μm。      

考虑单磨粒作用的砂带磨削机理模型

针对磨削过程中材料的定量去除问题，从微观单磨粒角度出发，综合运用弹塑性变形、赫兹接触以及概率统计等理论及方法，构建砂带磨削的材料去除机理模型。首先，分析磨削过程中单个磨粒在工件不同变形阶段的材料去除机理，并根据试验计算结果对该磨削过程进行简化，给出单磨粒受力计算方法；在此基础上，基于磨粒数目与出刃高度分布函数，运用概率统计理论建立微观磨粒与宏观磨削压力平衡方程，求解磨粒切入深度分布函数；再结合单磨粒材料去除体积，用积分运算构建总体材料去除模型；最后通过机器人磨削平台进行TC4合金曲面磨削试验得到材料最大去除深度。结果表明:材料最大去除深度随磨削压力和砂带线速度增大而增大，随砂带进给速度增大而减小；且理论模型的理论预测值与试验值比较，其最大相对误差为17.66%，平均相对误差为10.55%，验证了模型的有效性。      

介观尺度下单颗磨粒对切屑变形区应力影响研究

为研究TC4合金在介观尺度下的磨削过程中切屑变形区的应力分布对切屑的形成及磨削工件表面质量的影响,基于热-力耦合理论建立了单颗磨粒磨削理论模型,并利用ABAQUS对磨削过程进行了有限元仿真分析。仿真结果表明:当磨削深度小于0.5μm时,继续减小有利于减小切屑变形区流动应力的变化幅度,从而提高工件质量;与磨粒圆锥角度相比,磨削速度对切屑变形区应力变化影响更为显著,其变化值基本保持在400MPa左右。研究结果对进一步提高工件表面质量及TC4合金的磨削性能奠定了理论基础。     

聚酰亚胺树脂和酚醛树脂在干湿条件下的磨削试验

本文研究了聚酰亚胺树脂和酚醛树脂作为砂轮结合剂的耐磨情况,通过力学性能测试、综合热分析和磨削实验对树脂进行性能表征。研究结果表明:(1)两种树脂的抗拉强度、抗折强度和冲击强度相差不大,但酚醛树脂的洛氏硬度偏低;(2)聚酰亚胺的耐高温性优良,最高分解温度达到623℃;(3)用聚酰亚胺作为结合剂制得的砂轮无论在干磨或者湿磨条件下都比酚醛树脂具有更优良的耐磨性,干磨时更明显。     

接触轮式强力平面砂带磨削砂带磨损试验研究

砂带磨损是影响加工精度、表面质量、加工效率和生产成本的重要因素之一,以往的研究只局限于普通砂带磨削的磨损,而强力砂带磨削磨损研究尚未见诸报导。本文对接触轮式强力平面砂带磨削的砂带磨损过程、磨损形式、磨损机理及磨削参数对磨损的影响作了大量的实验研究。测定了此种磨削方式下的相对金属切除率、法向磨削力、磨削比、磨粒磨损平面面积率等机理参数,揭示了砂带的金属去除机理和磨损机理,得出了一些重要结论。     

CBN磨料特性对树脂砂轮磨削性能的影响

对6种不同CBN磨料的静压破碎负荷、冲击韧性（TI）和热冲击韧性（TTI）的数据进行分析研究,并分别制作成树脂结合剂砂轮。针对不同材料工件进行磨削,研究不同CBN磨料制作的砂轮磨削铸铁、高速钢、不锈钢和氮化不锈钢等材料的磨削比。实验结果表明:同样结合剂和工艺条件下,不同CBN磨料制作砂轮的磨削比相差较大;树脂CBN砂轮对铸铁和高速钢材料的磨削比相对较高,但对不锈钢和氮化不锈钢材料的磨削比低;CBN-B1500和CBN850磨料对几种工件材料的磨削性能相对较好。树脂CBN砂轮中磨料靠结合剂机械嵌合力把持,因此具有粗糙表面和适中静压破碎负荷的CBN磨料是较优选择。      

立方氮化硼砂带磨削性能的研究

用相同粒度的CBN与刚玉砂带,分别磨削45号钢,分析并比较其磨削性能。结果表明:CBN砂带磨耗比为210.4,刚玉砂带磨耗比为18.9,CBN砂带耐磨性远远高于刚玉砂带;CBN砂带加工工件的表面质量要优于刚玉砂带,但两者磨削工件的表面粗糙度R_a相差不大,分别为0.127 μm、0.128 μm;CBN砂带磨料出刃高,初始磨削效率高;刚玉砂带树脂结合剂硬度低,磨削60 min后基本丧失了磨削能力,而CBN砂带金属镍结合剂与磨料硬度有很好的匹配性,180 min后仍能保持28.2 g/h磨削效率。      

用于超硬磨具的新型催化剂固化的酚醛树脂的性能

六次甲基四胺(hexamethylenetetramine, HMTA)作为最常用的热塑性酚醛树脂的催化固化剂,大量应用于磨具制造领域。由于结构中芳核间仅以亚甲基相连,因此树脂表现为较大脆性。以自制苯酰胺类衍生物(sulfonamide derivatives, PTSA)替代六次甲基四胺用于酚醛树脂的固化,采用热重分析(thermogravimetric analysis, TGA)、力学性能以及冲击测试等方法进行表征及分析。结果表明:PTSA固化酚醛树脂失重10%时的热失重温度为396 ℃,较HMTA固化的酚醛树脂的提高了24 ℃,耐热性优良;以PTSA固化树脂作结合剂制备的超硬磨具,较HMTA固化树脂作结合剂的超硬磨具的磨削比提高36.18%。      

Influence of grinding parameters on the corrosion behavior of austenitic stainless steel

Samples of the austenitic stainless steel grade X5CrNi18‐10 (1.4301, AISI 304) were ground industrially with various grinding parameters to study their influence on corrosion resistance. The ability of the mechanically ground surfaces to form a stable passive layer was evaluated by KorroPad test and a modified electrochemical potentiodynamic reactivation test based on a single loop (EPR‐SL). Furthermore, the surfaces were characterized by surface analytical methods. The main influence was determined regarding abrasive belt type. Surfaces mechanically ground with granulate abrasive belts constantly had a lower corrosion resistance than surfaces ground with single‐coated grain. The granulate abrasive belts generated more sensitized surface areas and left formations of welded sample material on the mechanically ground surfaces. A post‐treatment with a nonwoven abrasive proved to be an effective finishing process by which the surface defects and sensitized material got removed and the surfaces regained the expected corrosion resistance.     

基于改进神经网络算法的螺杆砂带磨削表面粗糙度预测研究

目的 探究工艺参数对螺杆转子砂带磨削表面质量的影响规律.方法 采用工件轴向进给速度为100～300 mm/min、砂带线速度为4.4～13.1 m/s、砂带张紧压力为0.2～0.3 MPa、磨削压力为0.4～0.5 MPa、砂带粒度为120～800目的工艺参数进行螺杆转子砂带磨削正交实验,基于改进的神经网络算法,建立螺...     

超硬磨具用耐高温树脂结合剂的性能研究

采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为改性剂,通过酯交换方式制备出有机硅酚醛树脂(SPF),并用傅里叶变换红外光谱分析、热重分析、力学性能测试等表征方法对SPF进行测定。结果表明: MTMS被成功引入SPF树脂结构中,且SPF耐热性能优良,受热质量损失10%时温度为462 ℃,较普通酚醛树脂(PF)的温度提高了90 ℃。与以PF为结合剂的超硬磨具相比,以SPF为结合剂制造的超硬磨具的力学性能明显提高,磨削比提高了51.1%;同时,后者的弯曲强度和冲击强度较前者的分别提高了14.2%和5.7%。      

有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验,对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。结果表明:新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高,磨屑规则(主要呈带状),磨粒以磨损失效为主,几乎无整颗磨粒脱落,磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。     

金字塔砂带磨损状态的声信号GA-BP识别方法

目的 金字塔砂带连续磨损会引发钝峰、材料去除能力差和产热多等问题,为避免砂带磨损造成加工效率持续降低和工件表面质量逐渐恶化,需提高金字塔砂带磨损预测能力。方法 在配有声音采集系统的力控机器人磨削系统中对钛合金工件进行了砂带磨损试验;基于Archard模型建立了金字塔砂带磨损模型,并对金字塔砂带磨损程度进行量化;然后利用短时傅里叶和小波包分解分析、提取砂带磨损相关的声音特征;基于声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果 Kr与R0规律相近,随着磨削速度的增大而略微增大。对磨削声音进行小波包分解,DD2频段的声音特征随磨削时间逐渐降低,相较于其他频段更具有规律性。提取DD2频段的声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果表明,决定系数(R²)大于0.8,平均绝对误差(MAE)小于0.04,平均偏差误差(MBE)在±0.002之间,均方误差(RMSE)小于0.05。结论 随着砂带的磨损,金字塔尖锐的胞体开始磨平,单颗胞体的局部压力逐渐减小,材料去除能力减弱,产生的微振荡越来越弱,高频信号的声音特征逐渐下降。通过DD2频段声音信号特征建立的GA-BP模型对金字塔砂带磨损状态进行预测,具有准确性和稳定性。     

螺旋桨金刚石砂带磨削试验研究

以船用螺旋桨为研究对象,提出一种利用电镀金刚石砂带磨削螺旋桨的方法,并试验分析影响螺旋桨表面粗糙度的各个工艺因素。通过单因素试验研究磨削压力、砂带线速度和磨削进给速度对表面粗糙度的影响,并得到工艺参数的最优水平组合:磨削压力15 N,砂带线速度30 m/s,磨削进给速度20 mm/s;锆刚玉砂带与金刚石砂带在相同工艺参数下对螺旋桨表面粗糙度的影响规律基本一致,但金刚石砂带具有更长的寿命,增幅为125%。      

金刚石树脂磨具的改进

以金刚石、立方氮化硼为磨料制造的树脂磨具、青铜磨具、陶瓷磨具、电镀磨具以及新兴的柔性磨具、单层钎焊磨具等超硬磨料的磨具，具有磨削力小、磨削温度低、磨削比高和加工精度高、效率高等特点；磨具的钢基体、铝合金、胶木以及新兴的铝／酚醛等不同材质的基体对磨具的寿命、加工效率和加工质量有着不同的影响规律；磨料、结合剂、辅助填料的弃旧更新以及配方的改进，有效地改善磨具性能，促进磨具更新换代；表面镀覆，磨料强度得以提高，同时减缓了对树脂结合剂的热冲击，提高了结合力，从而显著延长了磨具寿命；磨具的精加工和动平衡检查是保证高档精密磨具质量的重要措施。