【摘要】：高硬度、高強度、高化學穩(wěn)定性、高耐磨性、高耐熱性是對工程陶瓷材料的高度評價,這使其在機械、冶金、化工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。然而工程陶瓷具有的優(yōu)良化學和物理性能使其加工成為難題,傳統(tǒng)的金屬加工方法已難以滿足。目前工程陶瓷材料的加工除特種加工方法外,主要以機械加工方法為主,利用金剛石砂輪進行磨削加工是一種非常有效的方法。本課題主要針對氧化鋯和氮化硅兩種工程陶瓷進行磨削研究。深入研究工程陶瓷磨削加工機理和熱現(xiàn)象,為實際生產(chǎn)加工提供有效方案、實驗基礎(chǔ)以及理論依據(jù),主要研究工作內(nèi)容如下:(1)進行陶瓷材料平面磨削表面粗糙度測量實驗,研究表面粗糙度的影響因素,包括磨削參數(shù)、材料性能、冷卻條件等情況。表面粗糙度值隨著砂輪線速度的增加、磨削深度的增加和工件進給速度的減小而減小。材料性能對表面粗糙度影響較大,氧化鋯陶瓷表面粗糙度要優(yōu)于氮化硅陶瓷。在實驗所選磨削參數(shù)條件下,氮化硅陶瓷適合干磨,氧化鋯陶瓷適合濕磨。干磨時,氧化鋯陶瓷表面會產(chǎn)生微裂紋,并且很容易產(chǎn)生表面燒傷。對陶瓷材料平面磨削表面進行掃描電鏡觀測,氧化鋯陶瓷和氮化硅陶瓷磨削加工表面一般存在塑性變形和脆性斷裂,是材料去除主要的兩種形式。理論分析了磨削表面形成過程和磨痕類型,橫向裂紋擴展引起材料的脆性去除,徑向裂紋對工件強度影響較大。(2)進行陶瓷材料平面磨削力測量實驗,研究平面磨削力的影響因素,主要包括材料性能、干/濕和磨削參數(shù)。金剛石砂輪線速度是對切向磨削力影響最大的因素;磨削深度是對法向磨削力影響最大的因素;工件進給速度是對磨削力影響最小的因素。隨著砂輪線速度的增大切向磨削力和法向磨削力均減小,隨著磨削深度和工件進給速度的增加切向磨削力和法向磨削力均增大。討論了單顆磨粒磨削力的影響因素,隨著砂輪線速度的增加單顆磨粒磨削法向磨削力減小,隨著工件進給速度和磨削深度的增加單顆磨粒磨削法向磨削力增加�；贏BAQUS所建立的金剛石單顆磨粒磨削工程陶瓷模型可以預測磨削力的大小,與實驗結(jié)果基本一致。(3)進行工程陶瓷平面磨削加工實驗,探索磨削參數(shù)、材料屬性和干/濕磨等因素對磨削溫度和熱分配比的影響。磨削加工中陶瓷表面會形成局部高溫。研究發(fā)現(xiàn),在磨削溫度及磨削熱分配比的變化中,磨削參數(shù)的影響較大,其中影響最大因素是工件進給速度和磨削深度,而金剛石砂輪線速度的影響較小,所以實際磨削加工中可以使金剛石砂輪線速度適當提高。磨削溫度和磨削熱分配比均隨著工件進給速度和磨削深度的增加而增大;金剛石砂輪線速度提高,磨削溫度和磨削熱分配比也均逐漸增大,且增長趨勢逐漸變緩。基于ABAQUS的單顆金剛石磨粒磨削陶瓷仿真模型,可以得出磨削參數(shù)對磨削溫度的影響。仿真模型得出的結(jié)果與實驗得出的結(jié)果相差不大,可以用來預測平面磨削加工中磨削溫度的大小。綜上所述,本文通過對氧化鋯和氮化硅陶瓷磨削實驗研究和理論分析,探索了工程陶瓷磨削機理、表面形貌、磨削力及磨削溫度的影響因素,確立了工程陶瓷合理的磨削加工工藝參數(shù)。建立了單顆磨粒磨削陶瓷的有限元仿真模型,用來預測磨削力和磨削溫度,并通過平面磨削實驗進行了驗證。以上研究結(jié)果對發(fā)展陶瓷材料的高質(zhì)量、高效率新加工工藝具有一定的科學意義和工程應(yīng)用價值。
【圖文】：

圖１－２磨粒切削加工模型示意圖逡逑Ｆｉｇｌ－１邋Ａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ邐Ｆｉｇ邋１－２邋Ａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ａｂｒａｓｉｖｅ逡逑

圖１－３均勻分布熱源模型邐
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ174.627

【參考文獻】

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本文編號：2587632