纳米结构陶瓷涂层的外圆磨削力以及磨削表面精度的实验研究

使用功率计监测磨削加工的能量消耗，探讨了纳米结构陶瓷涂层的外圆磨削过程；对纳米陶瓷涂层和传统陶瓷涂层在磨削力和磨削表面精度方面进行了比较．磨削实验使用了外圆磨床和陶瓷结合剂金刚石砂轮．通过测量主轴功率获得切向磨削力，讨论了加工参数，如切深、进给率以及砂轮粒度对切向磨削力的影响．还对磨削后的涂层表面用粗糙度仪和扫描电镜进行了评估，揭示了表面粗糙度与加工参数的关系．     

反应烧结碳化硅的磨削特征

采用金刚石砂轮对(RBSiC)进行磨削, 系统研究了表面形貌、残余应力和弯曲强度等磨削特征. 结果显示, 材料主要以脆性断裂去除, 局部区域为塑性切除. 随着轴向进给增大, 表面粗糙度(R_a)增加, 为降低R_a可进行适当光刀. 随着轴向进给增加, 磨削区的冷却效果被削弱, 使磨削残余压应力值下降. 与0.9 μm/s相比, 用1.35 μm/s磨削后试样的表面损伤程度增加. 工作台转速2.1 r/min、轴向进给0.9 μm/s并光刀1 min是保证高加工效率并获得较好质量表面的最优参数.     

LaPO4/Al2O3可加工陶瓷的磨削加工损伤与表征

磨削加工是目前陶瓷材料的主要加工方法,通过对LaPO/Al2O3可加工陶瓷的磨削试验研究,进一步分析了陶瓷材料的磨削去除机理、磨削加工损伤以及加工损伤导致的材料力学性能的变化.结果表明,LaPO4/Al2O3可加工陶瓷磨削去除方式主要有两种,脆性去除和塑性变形去除.磨削加工对材料表面及亚表面的加工损伤较为明显,加工损伤...     

数控轧辊磨床砂轮选型和使用

砂轮对于轧辊磨床来说是磨削过程中尤为重要的工具,是与轧辊辊身直接接触的部件,砂轮质量的好坏、砂轮的选型和正确的使用、砂轮磨削前的修整情况及操作者对砂轮特性的熟悉程度,直接决定了轧辊的表面质量及能否满足工艺要求。因此选择砂轮主要是根据轧辊的材质、硬度及表面粗糙度的要求,对砂轮的磨料、粒度、硬度、结合剂及组织进行选择。同时根据铝加工产品要求和数控轧辊磨床特性及磨削工艺进行综合分析使用。     

SiC_p/Al超声振动辅助磨削砂轮选择方法研究

使用电镀金刚石砂轮、钎焊金刚石砂轮、陶瓷结合剂烧结金刚石砂轮和树脂结合剂烧结金刚石砂轮超声振动辅助磨削铝基碳化硅(SiC_p/Al),将砂轮磨损、材料去除、磨削表面形貌进行了对比分析,给出SiC_p/Al超声振动辅助磨削砂轮的选择方法。结果表明,陶瓷结合剂烧结金刚石砂轮在超声振动辅助磨削SiC_p/Al的过程中具有磨削过程平稳、材料去除均匀、工件表面质量好、砂轮磨损小的特点,是磨削SiC_p/Al的理想砂轮。本文的研究工作作为SiC_p/Al磨削工艺研究领域的一个方面,对SiC_p/Al磨削过程中砂轮的选择研究具有一定的指导意义。     

10Ni3MnCuAl钢加工表面析出硬化层的性能研究

对10Ni3MnCuAl钢磨削、电火花加工表面完整性进行了研究,测量出表面析出硬化层的显微硬度、三维形貌及表面粗糙度,并用X射线衍射法(XRD)分别测试了10Ni3MnCuAl钢析出硬化层的残余应力,得到磨削、电火花加工试样不同深度处残余应力的变化规律。实验结果表明,与电火花加工相比,使用磨削方式加工10Ni3MnCuAl钢可以得到较好的表面完整性,应力集中敏感性较低,而对复杂形状的零件进行加工时,电火花加工有磨削加工不可比拟的优势,为提高10Ni3MnCuAl钢加工表面完整性提供了依据。     

磨削表面损伤对RBSiC弯曲强度的影响

借助X射线衍射方法测量了反应烧结碳化硅(RBSiC)材料的磨削表面的残余应力状态,并根据断裂力学评价了磨削引入的裂纹尺寸,分析了RBSiC的弯曲强度受磨削引入裂纹和残余应力的影响.研究表明,由于磨削过程中与磨削方向有关的机械载荷占主导作用,使磨削后的表面残余应力具有方向依赖性.砂轮轴向进给从0.90μm/s增加到1.35μm/s,磨削表面的残余压应力数值降低,计算得到的磨削引入的裂纹尺寸增大,导致强度下降.     

Al_2O_3/13TiO_2涂层材料去除方式的在线预测

运用BP神经网络对纳米结构Al_2O_3/13TiO_2(n～Al_2O_3/13TiO_2)涂层精密磨削材料去除方式进行在线预报。结果表明,利用BP网络的高度非线性映射表达能力,实现了样本特征值空间到模式空间的映射,采用弹性BP算法对不同磨削条件下的n～Al_2O_3/13TiO_2涂层精密磨削材料去除方式进行了预报,且识别正确率很高。     

硬态切削轴承套圈近表层残余应力分布及性能

通过对硬态切削轴承套圈和磨削轴承套圈进行对比,分析了硬态切削轴承套圈近表层残余应力的分布、沟道表面形貌、硬度和粗糙度。结果表明:与磨削轴承套圈相比,硬态切削轴承套圈能够获得更大的近表层残余压应力和更深的压应力层,以及较好的表面形貌和较高的表面硬度。     

单颗粒金刚石平面磨削C/SiC复合材料的有限元仿真

建立有限元模型对C/SiC复合材料单颗金刚石磨粒平面磨削加工过程进行数值模拟,结合Abaqus有限元分析软件建立材料本构模型,仿真分析单颗粒平面磨削过程中不同砂轮转速和磨削深度对磨削力、工件表面形貌的影响规律。结果表明,随着砂轮转速的提高,法向及切向磨削力变小,表面质量提高,亚表面裂纹变小;随着磨削深度的增加,法向及切向磨削力变大,表面质量变差,亚表面裂纹变深。该研究为陶瓷基复合材料磨削加工机理的研究及磨削工艺参数优化,提供了高效的方法和理论依据。     

二维超声振动磨削陶瓷的表面质量试验研究

采用金刚石砂轮对陶瓷材料进行了不同参数下的普通磨削和二维超声振动磨削试验,对获得的不同表面质量特征及不同的加工参数对表面质量的影响进行了分析。实验结果表明,在同样的加工条件下,超声振动磨削表面的沟槽浅而宽,在超声振动下砂轮不易堵塞,利于使用细砂轮磨削,因此超声振动磨削可以提高陶瓷材料的表面质量。     

复合喷丸对铝-铜-镁合金表面形貌和硬度的影响

对铝-铜-镁合金试样进行复合喷丸处理,通过观察喷丸处理后试样的表面形貌和测量试样的表面粗糙度、残余应力、衍射峰半峰宽及显微硬度等参数,分析了复合喷丸处理对铝-铜-镁合金表面形貌和力学性能的影响。结果表明:铝-铜-镁合金试样经复合喷丸处理后表面粗糙度变化不大,由0.70μm增加到2.97μm,试样表面整体细密、均匀,完整性较高,表面质量较好;引入较深的残余压应力场,最大残余压应力为306 MPa,且压应力场整体分布均匀,能够起到很好的强化效果;表面衍射半峰宽增大,为0.275°;表面显微硬度增大,为180.8 HV,比基体的硬度120 HV增加了50%。     

表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。     

面齿轮磨削齿面力热耦合及残余应力研究

根据面齿轮磨削残余应力的产生机理和Prandtl-Reuss方法,建立磨削表层热弹塑性力学本构关系;基于面齿轮磨削方法和Gleason接触原理,得出碟形砂轮磨削点接触椭圆方程参数、磨削力和磨削热流量的数学模型。构建面齿轮磨削单齿3D有限元模型,采用小步距移动法模拟磨削载荷的移动,仿真磨削温度场,得到磨削瞬态最高温度位于磨削接触弧中心区域。采用力热耦合间接法仿真分析了磨削表层残余应力,得出磨削齿面上为残余压应力,齿面里层为残余拉应力;随磨削深度和砂轮速度增大,齿面残余应力增加显著;但随展成速度增大,齿面残余应力增幅减小。采用X射线衍射法实验,对比分析了面齿轮磨削表层残余应力的实测值与仿真值,其相对误差最大值17.8%在精度控制范围内,说明力热耦合有限元分析残余应力有效,为改善面齿轮磨削质量提供了依据。     

内外圆表面滚压加工

介绍一种内外圆表面精加工的斩方法--滚压加工.利用硬质合金滚压头对零件内外圆表面旋转挤压,使金属表面产生塑性变形,从而达到零件的尺寸精度和表面粗糙度要求,并在表面产生残余压应力.该工艺替代了磨削加工和喷丸处理,大大提高生产效率并降低了生产成本.     

机械滚压对A473M钢疲劳性能的影响

采用机械滚压对A473M马氏体不锈钢轴套材料进行表面处理,研究滚压工艺对其力学性能的影响。采用SEM、白光干涉仪、X射线衍射仪、显微硬度计、EBSD、拉伸试验机和疲劳试验机分别对试样表面形貌、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、拉伸性能和疲劳性能进行系统表征。结果表明:滚压加工试样表面的粗糙度明显降低,仅为车削加工的1/5;滚压加工在材料近表面引入残余压应力,其值最高可达946 MPa,沿深度方向逐渐减小,残余压应力层深度约为200μm,表面硬度提高30%左右,硬度影响层深度可达200μm;抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了40%,22%和8%,疲劳寿命由基体材料的5.4×10^4周次提高到1×10^7周次。采用滚压加工后材料的力学性能明显提升,疲劳寿命显著增加。     

新型功能陶瓷高效研磨半固着磨具(英文)

为提高功能陶瓷游离磨料研磨效率,减少大颗粒杂质侵入造成的表面损伤,提出了一种高效研磨用的新型半固着磨具(SFAT).分析了SFAT的基本工作机理及其制作过程.通过对典型的功能陶瓷工件硅片的研磨实验,分析了SFAT研磨过程中工件表面质量、加工效率、材料去除形式,以及工艺参数对加工过程的影响.实验结果表明,采用#1000 SiC磨料制作的SFAT研磨后的硅片表面粗糙度在10 min内,从215 nm提高到了30 nm.定义了单位材料去除量内表面粗糙度下降值,作为评价工件精加工表面质量改善效率的指标.实验中,利用SFAT研磨硅片的单位材料去除量内表面粗糙度下降值是相似条件下游离磨料研磨的2倍,这表明利用SFAT加工能够迅速改善工件的表面质量,能够获得比游离磨料加工更高的精加工效率.     

光悬浮区熔定向凝固Al_2O_3/Er_3Al_5O_(12)和Al_2O_3/Yb_3Al_5O_(12)共晶陶瓷的制备与性能研究（英文）

本研究探索了光悬浮区熔法制备Al_2O_3/Er_3Al_5O_(12)(ErAG)和Al_2O_3/Yb_3Al_5O_(12)(YbAG)定向凝固共晶陶瓷。在10 mm/h的抽拉速率下成功获得了凝固组织均匀、内部无裂纹或孔洞的高质量共晶陶瓷。通过高分辨三维X射线衍射仪研究了Al_2O_3和RE_3Al_5O_(12)在三维空间的分布与组织结构;利用电子背散射衍射技术分析了定向凝固末期Al_2O_3和RE_3Al_5O_(12)两相的晶体学择优取向和相界面关系。力学性能表征结果显示,Al_2O_3/ErAG和Al_2O_3/YbAG具有优异的力学性能,二者的维氏硬度分别为(13.5±0.4)和(12.8±0.1) GPa;断裂韧性分别为(3.0±0.2)和(3.2±0.1) MPa·m~(1/2)。     

凝胶-发泡法制备多孔Al2O3陶瓷及其力学性能

以无毒琼脂糖为单体,十二烷基磺酸钠为发泡剂,MgO+TiO_2为烧结助剂,利用凝胶注模及无压烧结工艺制备Al_2O_3多孔陶瓷。研究了发泡剂含量和固相含量对Al_2O_3多孔陶瓷显微结构和力学性能的影响规律以及琼脂糖凝胶体系的固化机理。结果表明:冷却过程中随温度下降,琼脂糖通过形成三维网状结构使陶瓷粉体原位固化;十二烷基磺酸钠具有较好的发泡性能及稳泡性能,适量的固相含量和发泡剂含量有助于制备高气孔率及适中抗压强度的多孔陶瓷; Al_2O_3多孔陶瓷的气孔率最高达到85. 2%。     

电镀砂轮磨粒等高性影响磨削性能研究

为解决电镀砂轮表面磨粒等高性差导致的磨削性能不佳的问题,提出磨粒等高性的测量方法和量化指标(H_r和H_s),采用金刚石滚轮对砂轮进行微量修整,检测磨削功率和磨削表面质量以评价砂轮磨削性能,分析磨粒等高性与砂轮磨削性能的关系。实验结果表明:微量修整可以明显提高电镀砂轮表面磨粒的等高性,从而改善磨削表面振纹和粗糙度,但应防止修整钝化;为获得良好修整效果,通过H_r定量分析,修整前H_r值不能大于磨粒直径的30%,修整后不宜大于磨粒直径的8%。