基于立式圆台磨削的Si3N4套圈磨削机理与工艺研究

轴承套圈端面形位公差直接影响轴承的精度,为提高氮化硅套圈的加工精度,对套圈端面的宽度变动量进行研究。在立式圆台磨削方式下,采用正交试验,确定各因素对套圈宽度变动量影响的主次顺序,优化获得套圈端面的最佳加工工艺参数;后通过单因素试验,探究单一磨削参数对宽度变动量的影响规律。主轴进给速度对氮化硅套圈宽度变动量影响最为显著,砂轮转速次之,工件转速影响最小;氮化硅套圈宽度变动量随进给速度的增大而增大,随工件转速和砂轮转速的增大先减小后增大;降低进给速度,有利于减小裂纹及凹坑缺陷的产生,提高套圈端面表面质量。在最佳加工工艺参数砂轮转速为800 r/min、进给速度为5μm/min、工件转速为55 r/min下,可获得氮化硅套圈宽度变动量≤6μm,实现氮化硅轴承套圈高效精密加工。     

HIPSN陶瓷高效精密磨削工艺优化试验研究

目的针对HIPSN(热等静压氮化硅)陶瓷精密加工效率低、成本高、难度大的问题,对HIPSN陶瓷高效精密磨削加工工艺进行优化。方法利用高精度成形磨床对HIPSN陶瓷进行试验,分析砂轮线速度、磨削深度、工件进给速度等工艺参数对磨削后表面质量的影响规律。结果磨削深度由0.005 mm增加到0.050 mm,表面粗糙度值由0.2773μm减小到0.2198μm,并趋于稳定;工件进给速度由1000 mm/min增加到15 000 mm/min,表面粗糙度值由0.2454μm减小到0.2256μm,之后增大到0.2560μm,并趋于稳定;砂轮线速度由20 m/s增加到50 m/s,表面粗糙度值由0.2593μm减小到0.2296μm。随着工件进给速度的增大,表面波纹度平均间距Sw由0 mm直线增加到5.90 mm;随着砂轮线速度的提高,平均间距Sw由2.33 mm直线减小到0.68 mm。优化工艺参数组合:砂轮线速度50 m/s,磨削深度0.030 mm,工件进给速度3000 mm/min。结论表面粗糙度值与磨削深度和砂轮线速度呈负相关,随着工件进给速度的增大,表面粗糙度值先减小后增大,之后趋于稳定。减小工件进给速度、提高砂轮线速度有助于改善表面波纹度。     

微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷的磨削力和表面粗糙度特征

在不同磨削深度、砂轮转速和进给速度组合下,研究微粉金刚石钎焊砂轮磨削氧化铝陶瓷过程的磨削力及工件的表面粗糙度的变化规律,并筛选出低磨削力和低工件表面粗糙度的加工工艺参数。试验结果表明:在微粉金刚石钎焊砂轮的磨削过程中,氧化铝陶瓷主要通过脆性断裂的方式去除;随着磨削深度、进给速度的增加,砂轮在进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都上升;随着砂轮转速的增加,进给方向和切深方向的力以及工件表面粗糙度都下降。试验获得的低磨削力和低工件表面粗糙度精密加工工艺参数分别为:磨削深度为1.0 μm,进给速度为12 mm/min,砂轮转速为24 000 r/min和磨削深度为1.0 μm,进给速度为1 mm/min,砂轮转速为20 000 r/min。低磨削力磨削时,微粉金刚石钎焊砂轮受到的X方向和Z方向的磨削力分别为0.15 N和0.72 N;精密加工后的氧化铝陶瓷的表面粗糙度值可达0.438 μm。      

航天用SiC反射镜超声振动辅助磨削工艺研究

针对航天用SiC反射镜的低加工效率、表面质量差等难题,采用超声振动辅助磨削技术对其进行工艺实验研究。首先,通过选用树脂结合剂金刚石杯型砂轮并采取栅线式磨削研究不同工艺参数对磨削效率的影响关系。然后采取螺旋式磨削进行正交实验探究超声振幅、进给速度、砂轮转速、磨削深度对表面粗糙度的影响,并采用极差法分析探究各因素对工件磨削质量影响程度的大小。研究结果表明:当超声振幅5μm,进给速度80mm/min,砂轮转速6000r/min,磨削深度2μm时可获得表面粗糙度Ra97nm的已加工表面。     

旋转超声磨削氧化锆陶瓷孔的质量控制研究

目的 确定在旋转超声磨削加工下使氧化锆陶瓷出孔端面崩边面积最小时的最优磨削参数,并证明在工件底部加辅助支撑抑制崩边策略的合理性,为实际生产提供理论指导.方法 以出孔端面崩边面积与加工后理想孔面积之比Hd值作为出孔质量评价指标.首先对氧化锆陶瓷进行孔磨削正交实验,实验设置为三因素四水平,因素分别为主轴转速、进给速度及超声波振幅,得到各因素对Hd值的影响趋势及初步预测最优磨削参数组合;其次利用单因素实验,进一步分析各因素对Hd值的影响及确定最优的磨削参数范围;最后通过在工件底部加辅助支撑来进一步降低Hd值.结果 通过实验得到最优的加工参数范围,主轴转速为15000～17000 r/min,进给速度为0.5～0.6 mm/min,超声波振幅为6～8μm时,可将Hd值控制在3.308×10-3以内.采用辅助支撑后,Hd值最多可再降低11.83％.结论 旋转超声磨削加工下,氧化锆陶瓷出孔Hd值随主轴转速、进给速度和超声波振幅的增加呈先减小、后增大的趋势,在保证进给速度最优时,适当提高主轴转速及超声波振幅有助于提高出孔表面质量,并可提高加工效率.采用在工件下方加辅助支撑的策略,能有效降低出孔端面崩边面积,并从理论和实验上证明其可行性.     

轴承内圆轴向超声高速磨削理论建模与试验研究

目的 以GCr15材料的6309型轴承内圆为研究对象,探究高转速超声磨削过程中超声辅助振动对磨粒运动轨迹、磨削后表面粗糙度、圆度以及微观形貌的影响规律。方法 基于超声内圆磨削磨粒切削轨迹及超声振幅与砂轮转速对轨迹影响的理论仿真,构建磨削去除量与磨削表面粗糙度的理论模型,通过对轴承内圆进行超声磨削试验,研究高转速（16 000～22 000 r/min）下各工艺参数对内圆表面质量的影响并验证理论粗糙度评价模型。结果 超声振幅的增大使磨粒与内圆接触轨迹变长,但随砂轮转速的提高,磨粒切削轨迹的密集程度也有所下降。振幅和砂轮转速的增大可使切削去除量增大、粗糙度降低,铬刚玉粒度100#陶瓷结合剂砂轮磨削GCr15轴承内圆后,其表面质量更有优势,单因素下表面质量变化趋势与理论分析结果相一致。结论 在相同磨削参数下,1.5μm振幅超声磨削可使内圆圆度降至0.92μm,粗糙度降至130.5 nm,与传统磨削相比,粗糙度最高减小了41.5%,圆度最高减小了52.6%。在高转速下,各因素按砂轮对磨削后表面质量的影响由大到小的顺序依次为砂轮转速、超声振幅、进给速度,当磨粒线速度超过41.8 m/s、进给速度...     

氮化硅陶瓷磨削表面质量的建模与预测

目的提升氮化硅陶瓷加工质量和效率,提高粗糙度模型预测精度。方法提出塑性与塑-脆性去除转变临界切深hc1和塑-脆性与脆性转变临界切深hc2,然后对原有模型进行修正,并引入塑性去除粗糙度修正系数φ1、τ1和塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2、τ2,建立基于不同去除方式的粗糙度Ra预测模型,后通过磨削实验对系数进行求解,并得出磨削参数对粗糙度和表面形貌的影响。结果塑性去除粗糙度修正系数φ1=5.872×10^-6、τ1=0.1094,塑-脆性去除粗糙度修正系数φ2=1.299×10^-5、τ^2=0.1582。砂轮线速度vs由30 m/s增大到50 m/s,粗糙度Ra由0.366μm减小到0.266μm,去除方式由脆性断裂向塑性变形转变,表面质量变好。磨削深度ap由5μm增大到45μm,粗糙度Ra由0.252μm增大到0.345μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。工件进给速度vw由1000 mm/min增大到9000 mm/min,粗糙度Ra由0.227μm增大到0.572μm,去除方式由塑性变形向脆性断裂转变,表面质量变差。模型预测值与实验值的相对误差δ在2.1%~8%之间。结论在加工中应控制磨削深度和工件进给速度,适当提高砂轮线速度,以保证加工精度和效率。基于不同去除方式的粗糙度预测模型,可较为精准地预测实际加工情况。     

柱形动压气浮轴承马达轴精密磨削加工工艺研究

针对GT35动压马达轴精密加工精度难以保证、效率低、成本高的难题,开展马达轴精密磨削加工工艺研究。通过开展不同结合剂,不同粒度、浓度的金刚石砂轮磨削对比试验,研究不同砂轮参数对工件形状精度、表面质量、比磨削能等的影响规律,设计超硬磨料砂轮;通过正交试验,确定影响轴精密磨削表面粗糙度、圆度、圆柱度的最优工艺参数;采用最优磨削参数对20件马达轴开展了磨削加工验证试验。研究得到:当工件转速304 r/min、进给速度0.003m/min、进给量1μm时,获得最优的马达轴圆度0.11μm、圆柱度0.34μm、粗糙度Ra0.041μm的合格工件。     

精密轴承磨削金刚滚轮修整工艺优化研究

目的 通过对轴承套圈表面修整工艺优化的研究,实现对轴承套圈表面优质高效的磨削加工.方法 首先基于金刚滚轮修整原理和力学原理,建立修整过程系统简化模型,根据模型求得系统固有频率,再根据频响函数曲线图确定主轴最佳转速.然后建立砂轮与滚轮的运动轨迹方程,根据方程求得曲率半径,再根据曲率半径求得使砂轮表面粗糙度较低的修整速比.接着引入一个新的物理量干涉角,根据经验确定一个较优的干涉角,将修整速比代入,求得最后的滚轮进给速度.最后通过间接获得的磨削力大小来优化整个修整过程,若磨削力偏大,则重新选择主轴转速.结果 根据该方法得到优化结果,选用砂轮转速为23994 r/min、滚轮转速为5473 r/min、修整进给速度为1.77 mm/min、磨削力为37.2 N时,轴承套圈表面能获得较高的质量.对比优化前后轴承套圈沟形,由优化前的不合格变为优化后的合格,有了显著的改善.结论 将修整参数运用多个方法进行确定,并通过磨削力进行最后的优化.根据加工产品表面呈现出的问题,可以找到对应的参数,进而对参数进行单独优化,为企业优化轴承套圈表面质量提供了一套科学有效的方法.     

RV减速器摆线齿轮磨削表面粗糙度试验研究

为研究RV减速器摆线轮的表面完整性,开展了20CrMnTi钢摆线轮成型磨削试验,分析砂轮的旋转速度、摆线轮进给速度、磨削深度以及砂轮粒度对摆线齿面粗糙度的影响规律。结果表明：砂轮粒度对表面粗糙度的影响最显著,砂轮旋转速度次之,进给速度最不显著。选用粒度为150目的砂轮、采用不同的磨削参数进行试验,获得摆线齿轮磨削后的表面粗糙度预测模型,当砂轮转速为3 200 r/min、摆线轮进给速度为12 m/min及磨削深度为012 mm时,可使摆线轮齿面获得较低的表面粗糙度,预测模型具有较高的预测效果,最大相对误差仅为 51%,为实际加工合理选择磨削参数提供有益的参考。     

金属材料的激光陶瓷涂层和涂膜

介绍采用激光技术对金属材料沉积陶瓷涂层和涂膜的原理和工艺.获得的陶瓷涂层和涂膜可以改善金属材料的表面性质并赋予其特殊的性能.     

先进陶瓷材料表面/亚表面缺陷无损检测

随着先进陶瓷材料的广泛使用，对其表面和亚表面缺陷检测更显重要。文章对就先进陶瓷材料无损检测技术和检测方法进行了论述，除了介绍几种常用的无损检测方法外，对新型的无损检测方法作以评价。并且就当今最为关心的陶瓷成像技术和预测裂纹问题作了阐述。     

低温等离子体聚合对超细陶瓷粉体的表面改性

利用低温等离子体聚合的方法在超细ZrO2及SiC粉体表面聚合了聚乙烯、聚苯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯等不同的聚合物层。透射电镜(TEM)、热重(TGA)及漫反射红外光谱的结果表明3nm～8nm厚的聚合物膜存在于超细陶瓷粉体的表面。经低温等离子体聚合处理过的ZrO2粉体在有机载体中的分散性显著提高。液体石蜡体系中，经低温等离子体聚合处理过的ZrO2粉体体系的粘度要远远小于未处理的ZrO2粉体体系。     

表面处理方法对牙科氧化锆陶瓷表面相结构及微观结构影响

将3Y-TZP牙科氧化锆陶瓷表面经打磨、氧化铝喷砂、抛光、模拟烤瓷烧结循环及退火处理,观察表面处理对氧化锆陶瓷材料表面显微结构及相结构的影响.结果表明:打磨、喷砂和抛光均使氧化锆表面相变而产生压应力层,模拟烤瓷烧结循环及退火处理可促使相变逆转,退火处理使逆转更加彻底.打磨产生的微裂纹不能被抛光处理去除,喷砂能使表面均匀.临床应尽可能避免对氧化锆表面的打磨调整,表面处理后最好采用热处理使表面相变逆转.     

反应溅射中靶面附近的粒子输运研究

列出了各类粒子的产生、输运和它们同靶表面反应的速率方程，并计及高能中性粒子对靶面溅射的剥离速率方程，有关方程耦合后求解溅射速率与气体流量和放电电流的关系。本文强调反应粒子的反应碰撞，论述了从粒子输运出发探讨薄膜生长方法的优点。     

Laser Surface Alloying of Spheroidal-graphite Iron with Tungsten Carbide

Abstract

The changes brought about by laser surface alloying in spheroidal-graphite iron have been studied with the aim of determining the laws governing microstructures according to melting depth and different processing parameters. The microhardness distribution and chemical composition were determined and a phase analysis was carried out using an X-ray diffractometer.     

铸造法制备表面复合钢基材料

为提高低冲击载荷下工作的耐磨件表面硬度,延长耐磨件的使用寿命,采用铸造法制备了低合金钢/ZrO2-Al2O3蜂窝陶瓷复合材料,并研究了不同增强润湿性的方法以及热处理工艺对复合材料界面结合与性能的影响.结果表明:润湿性的改善使复合材料的界面结合强度和冲击韧性都得到提高;当淬火温度达到940℃时,界面结合更加紧密;900℃淬火,230℃回火后,低合金钢基体中加入0.02%Ti的试样界面处显微硬度可达HV 315.7,陶瓷表面镀镍的试样冲击韧性可达9.49J/cm2.表面复合钢基材料可作为一种新型耐磨件材料.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

陶瓷模具材料的表面改性技术及应用

全面综述了表面镀层、表面复合、表面涂覆等表面改性技术在各类陶瓷模具中应用、研究的现状。指出：表面改性技术既能发挥陶瓷材料的高硬度、高耐磨和耐高温等的优势，又能发挥金属基体高强度、高韧性的特点，从而使得陶瓷模具材料具有良好的使用性能，具有广阔的应用前景。今后研究的重点是如何通过表面改性工艺的控制和复合层材料的合理选择和设计，使得所形成的陶瓷复合层与金属基体结合强度高，硬度高，既减摩又耐磨。     

微喷砂时间对陶瓷刀具表面完整性影响研究北大核心

针对陶瓷刀具高速切削高温合金时刀具磨损严重的问题,采用微喷砂处理技术对Sialon基陶瓷刀具表面进行处理,研究喷砂时间对Sialon基陶瓷刀具表面完整性(微观形貌、表面粗糙度、维氏硬度、断裂韧度、残余压应力)的影响规律,提升陶瓷刀具表面完整性,从而提高刀具耐磨性。研究表明:在喷砂4 min、喷砂压强0.4 MPa的条件下,陶瓷表面微观缺陷得到改善,断裂韧度提升32%,残余压应力提升12%,可以获得综合水平较高的表面完整性,为陶瓷刀具微喷砂处理参数的选择提供理论性指导,有助于提升陶瓷刀具表面完整性。