用于梯度功能研磨抛光盘的SiC或Al2O3颗粒/橡胶复合材料的制备及性能

以SiC或Al₂O₃磨粒为颗粒增强相,氯丁橡胶（CR）或丙烯酸酯橡胶（ACM）为基体制备了不同种类、不同质量比的磨粒与橡胶共混的颗粒/橡胶复合材料。当SiC与CR质量比小于50∶100时,同一配比多次重复实验,颗粒/橡胶复合材料杨氏模量值波动不明显,标准差最大值为1.09。针对橡胶的黏弹性导致工件与不同颗粒/橡胶复合材料动静态应力不一致的问题,通过振动测试和动态力学分析（DMA）,发现在加工所需温度区间20~50℃,SiC/CR或Al₂O₃/CR复合材料与SiC/ACM复合材料相比,其动静态应力的最大偏差值分别为2.5%和16%,下降幅度明显,且DMA结果显示,SiC/CR或Al₂O₃/CR复合材料的损耗因子tanδ小于0.3,因此优选CR为梯度功能研磨抛光盘颗粒/橡胶复合材料的基体。      

梯度功能研抛盘力学模型与材料均匀去除试验

针对材料非均匀去除问题,提出了一种基于梯度功能研抛盘的新颖加工方法。以Preston方程为理论基础,开展了梯度功能研抛盘与工件接触应力的数值模拟和弹性力学计算,通过半逆解法推导接触应力方程,建立了一套关于梯度功能研抛盘的双层结构力学模型与工件材料去除水平的预测体系。在ZrO2陶瓷上进行了不同部位材料去除速率研磨试验,以平均材料去除速率的标准差为各区域均匀性去除的评价标准,试验结果表明,在0~30 min、30~60 min、60~90 min三个时间段,采用梯度功能研抛盘加工后的标准差分别为6.47 nm/min、3.76 nm/min、5.09 nm/min,而普通研抛盘加工后的标准差分别为55.23 nm/min、54.73 nm/min、35.92 nm/min。两种盘均维持在150~400 nm/min的材料去除速率,但梯度功能研抛盘在加工过程中能同时实现材料的均匀去除,减少工件研磨后的修整工序,使加工过程简单高效。