【摘要】：陶瓷刀具的快速磨損制約著制造業(yè)的發(fā)展,高性能的表面微織構(gòu)能夠提高陶瓷刀具的磨損性能�；诠腆w表面的潤濕性機(jī)制,研究陶瓷刀具表面的潤濕性能與織構(gòu)表面結(jié)構(gòu)的關(guān)系來減少刀具的磨損是一種可行的方法。因此,本文針對(duì)激光加工工藝參數(shù)對(duì)陶瓷刀具表面微織構(gòu)的影響規(guī)律,以及表面微織構(gòu)對(duì)陶瓷刀具潤濕性能的影響這兩大核心問題開展了研究。具體工作如下:首先研究了飛秒激光加工陶瓷刀具材料的損傷閾值,為選擇激光加工參數(shù)提供依據(jù)。然后使用不同的激光參數(shù)加工陶瓷刀具材料,研究激光加工參數(shù)對(duì)表面微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,根據(jù)這些規(guī)律進(jìn)一步的優(yōu)化參數(shù),并且加工出所需的表面微結(jié)構(gòu),進(jìn)行潤濕性實(shí)驗(yàn)。研究了無序結(jié)構(gòu),凹坑結(jié)構(gòu)和槽形結(jié)構(gòu)對(duì)表面潤濕性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)激光處理后的陶瓷材料表面的接觸角與潤濕速度具有指數(shù)關(guān)系,可以用接觸角來表征潤濕速度,為衡量水基切削液對(duì)陶瓷刀具的潤濕性提供了一種方法。使用較高的光斑重合度和較大的單脈沖能量制備的無序刀具表面具有較好的親水性能。(2)經(jīng)過激光加工得到的圓形凹坑結(jié)構(gòu)和凹槽結(jié)構(gòu)表面的潤濕性規(guī)律符合Wenzel模型。經(jīng)過保溫處理后,會(huì)降低材料的表面應(yīng)力,從而降低表面能,使接觸角增加。對(duì)于圓形凹坑結(jié)構(gòu),面積占有率在15%~30%的范圍內(nèi),深徑比?不變時(shí),表面織構(gòu)的面積率越大,表面親水性更強(qiáng);面積率不變時(shí),提高深徑比?能減小表面接觸角。凹坑的面積占有率約為15%,深度大于20μm時(shí),Sialon陶瓷刀具表面具有良好的潤濕性能。(3)對(duì)于槽形結(jié)構(gòu),并且凹槽的中心距為100μm時(shí),此時(shí)接觸角與凹槽的寬度變化不明顯;凹槽的寬度為38μm,深度h為12μm,凸臺(tái)從30μm~100μm變化時(shí),接觸角逐漸增大;凹槽的間距為100μm,凹槽的深度h從5μm~30μm變化時(shí),接觸角逐漸減小。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出具有良好潤濕性的凹槽結(jié)構(gòu)寬度應(yīng)小于30μm,間距約為70μm,凹槽的深度大于20μm。
【圖文】：

規(guī)則微造型結(jié)構(gòu)。到目前為止，，有很多研究者已經(jīng)證明適當(dāng)?shù)牡臏p摩抗磨性能。目前這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于軸承[ 36]、發(fā)動(dòng)機(jī)缸塞[39]等。表面織構(gòu)的作用機(jī)理主要為:（1）儲(chǔ)存潤滑劑[40-42]；，提高承載能力[40]；（3）減少接觸界面摩擦系數(shù)進(jìn)而減小摩擦[43]等。具表面織構(gòu)制備技術(shù)，表面織構(gòu)制備方法主要有：電火花加工[44]、離子束蝕刻[45]、刻技術(shù)[ 47]、機(jī)械微刻[48]、激光微加工[49]和磨料噴射[50]等 。評(píng)主要從以下幾個(gè)方面衡量：加工是否方便、質(zhì)量是否合格以及方面。合理的表面織構(gòu)可以有效地減少摩擦磨損。nt 等[51]采用電火花技術(shù)在高速鋼鉆頭表面加工了多種角度陣列塑成型工藝在微孔中填充多種固體潤滑劑制備出自潤滑鉆頭。]采用電火花在 CBN 車刀前刀面加工出微溝槽表面織構(gòu)制備出形貌。

圖 1.2 表面織構(gòu)球頭銑刀Obiawa等人[56]利用光刻技術(shù)在硬質(zhì)合金車刀前刀面制備具的表面形貌。垂直于主切削刃的微溝槽、平行于主切削凸點(diǎn)陣列四種表面織構(gòu)。然后涂覆 DLC 涂層制備出涂層圖 1.3 DLC 涂層硬質(zhì)合金織構(gòu)刀具的表具形貌
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG711;TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2594015