陶瓷球压碎载荷试验分析

通过对陶瓷球压碎载荷的试验分析 ,探讨了陶瓷球作为轴承滚动体的承载能力及其适用性 ,为陶瓷球轴承的设计和使用提供了依据。附图 1幅 ,表 4个 ,参考文献4篇。     

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。     

氮化硅陶瓷毛坯球材料性能试验研究

通过对氮化硅陶瓷毛坯球密度、压碎载荷、金相和硬度的试验,分析了国内氮化硅陶瓷毛坯球的材料特性及其对轴承整体性能的影响。附图2幅,表4个,参考文献5篇。     

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。     

不同烧结方式对氮化硅陶瓷球综合性能的影响

分别采用气氛压力烧结（GPS）和热等静压烧结（HIPS）制备氮化硅陶瓷球,研究烧结方式对氮化硅陶瓷球性能、孔隙度和显微结构的影响。结果表明:热等静压烧结与气氛压力烧结相比,密度、硬度、断裂韧性等性能平均数值差别不明显,压碎载荷比明显提高;HIPS陶瓷球性能的离散度和截面孔隙度明显小于GPS陶瓷球,均匀性明显优于GPS陶瓷球。原因为热等静压能够促进烧结致密化,获得更均匀的柱状β-Si₃N₄晶粒,提高组织的均匀性。     

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。     

氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型.经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力一寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想.通过与L.P切应力一寿命模型预测结果的比较,表明拉应力一寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测.     

陶瓷球轴承的应用及市场分析

阐述了高速高精度主轴轴承用氮化硅陶瓷滚动体材料的性能特点与钢制滚动体的性能对比,及目前陶瓷球轴承市场分析和展望。     

陶瓷球形破片威力性能及毁伤效应数值模拟分析

利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,对相同材料、相同结构的陶瓷球形破片,在不同初速条件下对25 mm松木靶和后效硬铝靶的侵彻性能进行了数值模拟和对比分析,并做了相应的实验.结果表明初速度是影响陶瓷破片毁伤效能的重要因素之一.随着破片初速度的减小,破片的穿透能力大幅度下降,因此可以通过控制破片初速度限制其有...     

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。     

高速精密陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能比较研究

角接触球轴承作为高速主轴的核心部件,其动力学特性对整机的切削性能和加工精度有重要的影响。本文根据Jones的套圈控制理论建立的动静分析法,建立了高速球轴承的拟动力学模型,基于该模型采用定量方法比较研究了陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能差异,得到了若干有实用价值的研究结果。     

超高速角接触陶瓷球轴承球径对性能的影响规律及其参数优化

建立了超高速角接触混合陶瓷球轴承计算模型,同时给出了旋滚比及轴向刚度的计算公式.根据高速角接触球轴承球径的约束条件,分析了在不同转速及轴向栽荷的情况下,球径对于接触栽荷、接触应力、旋滚比及轴向刚度等性能参数的影响.通过以上性能参数随球径变化的规律,结合球径取值为离散量的特点,提出了球径的优化设计方法.     

涡轮增压器高速混合陶瓷球轴承发热及其效率研究

建立了高速混合陶瓷球轴承和滑动轴承的发热计算模型,对发热量进行计算,分析了混合陶瓷球轴承发热的影响因素.对使用混合陶瓷球轴承和滑动轴承的涡轮增压器总效率进行对比试验,结果表明,使用混合陶瓷球轴承的涡轮增压器的总效率和极限转速均有显著提高.     

Effect of temperature on tribological performance of a silicon nitride ball material with a linear perfluoropolyalkylether

The effect of temperature in rolling contact performance of a hot isostatically pressed (HIP) silicon nitride ball material with a linear perfluoropolyalkylether (PFPAE) was studied using a ball-on-rod type rolling contact fatigue tester. The test temperature ranged from ambient to 343°C for a period of 24 h at a stress of 5.5 GPa using thin dense chrome (TDC)-coated T-15 bearing races. The lubricant and its decomposition products, specifically acid fluoride and acids, attacked Si₃N₄ balls at all test temperatures resulting in corrosion pitting. The presence of metal fluoride on all the Si₃N₄, transferred from the races, was detected by X-ray photon spectroscopy (XPS). The thickness of the oxide layer formed on the balls, as determined by Auger electron spectroscopy (AES) increased with temperature. The changes in physical properties of post-test lubricant showed that the lubricant was stable at temperatures up to 288°C. The change in viscosity was constant up to 288°C and with a significant change above 288°C. The FTIR analysis of 316 and 343°C post-test lubricant showed the presence of carboxylic acid. The total acid number (TAN) increased linearly up to 288°C and accelerated at 316 and 343°C. The study indicates that the use of Si₃N₄ balls with a linear PFPAE results in an incompetent tribo system.     

Physical properties and cutting performance of silicon nitride ceramic

Silicon nitride, a nitrogen compound of highly covalent bond character, has low density, high hardness, low thermal expansion and high thermal conductivity and excellent oxidation and corrosion resistance. Therefore it is considered to be a promising material for high temperature engineering components.However, it has very poor sinterability compared with the conventional oxide ceramics owing to its low self-diffusivity. By investigating starting materials, sintering additives and processing, a hot-pressed silicon nitride ceramic having grains enveloped by crystalline boundary phases can be produced.The silicon-nitride-based ceramic has high strength, high Weibull modulus, fracture toughness and thermal conductivity, and low thermal expansion compared with existing cutting tool ceramics such as Al₂O₃ + TiC, and it is expected to have superior thermal shock resistance.This new ceramic cutting tool shows superior performance in cutting cast irons at high speeds (10–16.75 m s^?1 (600–1000 m min^?1)) and rates (about 1.0 mm rev^?1), where conventional tools cannot be used.     

管线球阀过渡段材料选择与焊接端结构分析

介绍了管线球阀过渡段材料选择的原则,并对焊接端不同接头形式进行了计算机模拟分析。由于焊接端接头可能存在由于袖管应变与过渡段应变不协调引起的应力集中,提出了焊接端接头优化设计的建议。     

深沟球轴承早期失效分析

通过对故障轴承的综合检测及对检测结果的分析,确定该轴承工作过程中承受了过大的轴向负荷,是造成轴承早期失效的原因。