發(fā)布時間：2020-03-17 19:46

【摘要】：制約鈦合金、高溫合金等難加工材料高效磨削加工的主要問題是磨削燒傷�，F(xiàn)有的冷卻技術(shù)大多基于冷卻液進行冷卻。但是隨著磨削用量的增加,再加上高效磨削或成型磨削時弧區(qū)的復雜性和封閉性,冷卻液難以進入磨削弧區(qū)進行換熱,并且冷卻液的大量使用更有悖于當前綠色加工的理念。本文基于釬焊超硬磨料技術(shù)和熱管強化換熱技術(shù)從磨削熱的產(chǎn)生和疏導兩個角度著手,開展了釬焊立方氮化硼熱管砂輪的基礎(chǔ)研究。針對具體的加工對象,設(shè)計了軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪。借鑒兩相流相變仿真和試驗等手段探究了兩種熱管砂輪的換熱機理,并分析了熱流密度、充液率和砂輪轉(zhuǎn)速等對熱管砂輪換熱性能的影響。最終將研制的熱管砂輪應用于TC4鈦合金和GH4169高溫合金等難加工材料的干磨削,驗證了釬焊超硬磨料技術(shù)和熱管技術(shù)相結(jié)合后優(yōu)異的強化換熱性能。論文的主要研究工作包括:(1)設(shè)計了軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪基體結(jié)構(gòu)。借助爐中釬焊和高頻感應加熱的方法分別完成了軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪工作面的釬焊。(2)研究了熱管砂輪工作面不同排布情況下的熱導率和熱管砂輪冷凝端外部強迫對流換熱的換熱系數(shù),為熱管砂輪的換熱性能仿真分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(3)揭示了軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪蒸發(fā)端隨轉(zhuǎn)速提高由核態(tài)沸騰到自然對流換熱的換熱機理以及冷凝端的膜態(tài)凝結(jié)換熱的機理。對不同熱流密度、充液率和砂輪轉(zhuǎn)速條件下兩種熱管砂輪的換熱性能進行了全面評價,優(yōu)選了兩種熱管砂輪適用的工藝參數(shù)范圍。(4)制備了釬焊立方氮化硼軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和釬焊立方氮化硼徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪,并與無熱管砂輪開展了干磨削TC4鈦合金成型面和GH4169高溫合金平面的對比試驗,從磨削溫度和工件表面質(zhì)量等角度評價了釬焊立方氮化硼軸向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪和釬焊立方氮化硼徑向旋轉(zhuǎn)熱管砂輪的強化換熱性能,展示了熱管砂輪在難加工材料綠色加工中的優(yōu)勢。
【圖文】：

此后，自 1999 年臺灣學者報道了有關(guān)釬焊技術(shù)在石材加學者圍繞超硬磨料釬焊技術(shù)進行了探索，他們分別在合金釬料的釬料與磨料界面結(jié)合機理、以及釬焊磨料損傷控制等方面開展了組在前期的研究中也發(fā)現(xiàn)，相比普通砂輪，單層釬焊 CBN 砂輪明顯降低[34]。于釬焊技術(shù)的發(fā)展使超硬磨料與結(jié)合劑之間的有效化學結(jié)合得以粒出露高度比普通結(jié)合劑砂輪高出很多，為高效磨削加工提供了充硬磨料砂輪工作面的有序排布成為了可能。A. Ghosh 等人[35-37]通粒出露高度可以達到 70%-80%，而同等情況下電鍍磨粒的平均磨外他們還發(fā)現(xiàn)，由于釬焊工藝磨料與釬料之間牢固的化學結(jié)合，度達到 70%-80%也未曾有整個磨粒脫落的現(xiàn)象發(fā)生。國內(nèi)方面南技術(shù)課題組近年來一直致力于單層超硬磨料工具的研發(fā)，經(jīng)過多現(xiàn)了對砂輪表面地貌優(yōu)化與磨料的有序化排布（如圖 1.2 所示）。度、容屑空間、磨料出露高度，再加上釬焊工藝可以優(yōu)化有序的的出現(xiàn)成為了超硬磨料工具行業(yè)的里程碑。

管砂輪的設(shè)計,100]由于其較高的加工精度和表面質(zhì)量使其在盤類零件的加而，，與拉削、銑削類似，在盤類零件的加工過程中由于加工區(qū)域，使得加工區(qū)域溫度過高，進而會造成工件輪廓精度為了有效控制加工弧區(qū)的溫度，鑒于熱管技術(shù)的均溫性能和典型盤類零件成型面為例，選擇合適的旋轉(zhuǎn)熱管，完成供可靠的熱管砂輪設(shè)計方法。無論是哪種結(jié)構(gòu)的熱管砂輪入砂輪基體中，使其同時滿足傳熱和加工兩大要求。因此求分析、熱管的選型與選材、主要尺寸的確定以及強度校管砂輪基體結(jié)構(gòu)設(shè)計的盤類零件的型面，設(shè)計相應的熱管砂輪，其型面和主要輪廓外形要求，熱管砂輪的工作面輪廓設(shè)計為隨形面�？加嬓兔鏁r考慮磨粒尺寸，所得的砂輪磨削面外形及尺寸如
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG743

【參考文獻】

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本文編號：2587612