發(fā)布時間：2018-08-16 08:25

【摘要】：高強(qiáng)度鋼在航空航天、船舶制造、化工設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,目前主要利用樹脂砂輪片進(jìn)行表面磨拋處理,暴露出材料去除率低、砂輪易損耗破碎、氣味粉塵大等問題。為解決上述問題,論文利用釬焊技術(shù)將金剛石焊接在鋼基體表面制作磨拋工具,期望利用釬焊金剛石工具磨粒結(jié)合強(qiáng)度高、磨粒出露高、散熱效果好的優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋼的高效磨拋。本文完成的創(chuàng)新性研究工作主要包括:(1)為獲得磨粒良好出露、焊料層厚度均勻的釬焊效果,提出大粒度合金焊料真空釬焊金剛石工藝構(gòu)想并建立了幾何模型,得出金剛石最優(yōu)釬焊效果的大粒度合金焊料與金剛石粒度關(guān)系方程組,并求得基于合金焊料潤濕角的實(shí)際解。在此基礎(chǔ)上確定了新型磨粒布料工藝,并建立了金剛石磨粒與焊料合理釬焊的幾何模型,得到了具有理想釬焊效果的金剛石粒度與焊料粒度匹配公式。通過公式計算,粒度為50目的球狀顆粒Ni-Cr合金焊料釬焊金剛石的最優(yōu)粒度為60目。釬焊試驗(yàn)結(jié)果表明:合金焊料對金剛石有較好的爬升效果,平均包埋高度約為金剛石粒徑的30%。(2)通過分析樹脂砂輪片磨損特點(diǎn)對釬焊金剛石磨盤基體進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計,結(jié)合ANSYS有限元仿真分析以及磨拋受力模型,確定了磨盤基體優(yōu)選尺寸。通過沖壓工藝以及外圓倒角工藝控制基體形位尺寸精度,結(jié)合盤狀零件確定了釬焊金剛石磨盤基體加工工藝。(3)基于磨盤磨拋條件與磨粒參數(shù)特性,對磨粒地貌優(yōu)選機(jī)理進(jìn)行分析,確定了磨拋斜面均布或點(diǎn)(簇)狀有序、磨拋外緣密排均勻、磨拋平面葉序簇狀排布的磨粒地貌。通過激光打孔工藝實(shí)現(xiàn)了金剛石磨粒分區(qū)域的有序排布,貼敷性好的模板材料可實(shí)現(xiàn)對平面、弧面的有效排布。(4)綜合利用以上研究成果研制出釬焊金剛石磨盤,對AH36船用高強(qiáng)度鋼進(jìn)行磨拋加工試驗(yàn)。與同規(guī)格常規(guī)樹脂砂輪片相比,平均材料去除率提高40%左右,磨拋壽命提高11倍以上。磨粒磨損狀態(tài)與磨屑形貌對比分析表明,釬焊金剛石磨盤單顆磨粒去除量大,磨削點(diǎn)溫度低于樹脂砂輪片,不易形成熔融小球,顯著減少了火花的產(chǎn)生。(5)基于彈性隔振原理,設(shè)計了磨盤隔振器;基于阻尼減振降噪原理,設(shè)計了自由阻尼結(jié)構(gòu)磨盤。噪聲與振動試驗(yàn)結(jié)果表明:與同規(guī)格100mm樹脂砂輪片相比,未附隔振器的磨盤振動值高31.6%,附隔振器的磨盤振動值高4%;自由阻尼結(jié)構(gòu)磨盤振動值較樹脂砂輪片低31.3%,噪音值低7.8%。
[Abstract]:High strength steel is more and more widely used in aerospace, ship manufacturing, chemical equipment and other fields. At present, resin grinding wheel is mainly used for surface grinding and polishing treatment, which exposes problems such as low material removal rate, easy wear and tear of grinding wheel, and large smell dust and so on. In order to solve the above problems, the paper uses brazing technology to weld diamond on the surface of steel substrate to make grinding and polishing tools. The advantage of good heat dissipation effect is to realize high efficiency grinding and polishing of high strength steel. The innovative research work accomplished in this paper mainly includes: (1) in order to obtain the brazing effect of fine abrasive particles and uniform thickness of solder layer, the technological conception of vacuum brazing diamond with large grain size alloy solder is put forward and the geometric model is established. The equations of the relationship between large grain size alloy solder and diamond grain size are obtained, and the practical solution based on the wetting angle of alloy solder is obtained. On the basis of this, the new abrasive distribution technology is determined, and the geometric model of reasonable brazing between diamond abrasive and solder is established, and the matching formula of diamond particle size and solder particle size with ideal brazing effect is obtained. The formula shows that the optimum particle size of Ni-Cr alloy brazing diamond is 60 mesh. The results of brazing test show that the alloy solder has a good climbing effect on diamond, and the average embedding height is about 30% of the diameter of diamond. (2) by analyzing the wear characteristics of resin grinding wheel, the matrix of brazed diamond disc is designed structurally. Combined with ANSYS finite element simulation analysis and grinding force model, the optimum size of grinding disc matrix was determined. The machining process of brazed diamond disc matrix is determined by stamping process and outer circle chamfering process to control the precision of matrix dimension. (3) based on the grinding conditions and abrasive particle parameters, the machining process of brazed diamond disc matrix is determined. Based on the analysis of the optimum selection mechanism of abrasive particles, the abrasive geomorphology with uniform distribution or point (cluster) order of grinding and throwing slope surface, dense and uniform arrangement of grinding edge and cluster-like arrangement of grinding plane leaf sequence is determined. The ordered arrangement of diamond abrasive particles is realized by laser drilling process, and the effective arrangement of plane and arc surface can be realized by the template material with good adhesion. (4) the brazed diamond grinding disc is developed by synthetically utilizing the above research results. The grinding and polishing test of AH36 marine high strength steel was carried out. Compared with the conventional resin grinding wheel of the same specification, the average material removal rate is increased by about 40%, and the polishing life is increased by more than 11 times. The comparative analysis of abrasive wear state and wear debris morphology shows that the single abrasive particle removal amount of brazed diamond disc is large, the grinding point temperature is lower than that of resin grinding wheel, and it is not easy to form a molten ball. (5) based on the principle of elastic vibration isolation, it is difficult to form a molten ball. (5) based on the principle of elastic vibration isolation, The vibration isolator of grinding disk is designed, and the free damping structure grinding disk is designed based on the principle of damping vibration and noise reduction. The results of noise and vibration test show that the vibration value of the disc without vibration isolator is 31.6 higher than that of the same size 100mm resin grinding wheel, and the vibration value of the disc with vibration isolator is 4, and the vibration value of the free damping structure grinding disc is 31.3 lower than that of the resin grinding wheel, and the noise value is 7.8.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG74

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本文編號：2185442