【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。現(xiàn)有的冷卻技術(shù)大多基于冷卻液進(jìn)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(fù)雜性和封閉性,冷卻液難以進(jìn)入磨削弧區(qū)進(jìn)行換熱,并且冷卻液的大量使用更有悖于當(dāng)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(qiáng)化換熱技術(shù)從磨削熱的產(chǎn)生和疏導(dǎo)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(jì)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(yàn)等手段探究了兩種熱管砂輪的換熱機(jī)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(yīng)用于TC4鈦合金和GH4169高溫合金等難加工材料的干磨削,驗(yàn)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(qiáng)化換熱性能。論文的主要研究工作包括:(1)設(shè)計(jì)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(yīng)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(dǎo)率和熱管砂輪冷凝端外部強(qiáng)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(jī)理以及冷凝端的膜態(tài)凝結(jié)換熱的機(jī)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(jìn)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(yàn),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(qiáng)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(xué)者報(bào)道了有關(guān)釬焊技術(shù)在石材加學(xué)者圍繞超硬磨料釬焊技術(shù)進(jìn)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(jī)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(xué)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(dá)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(xué)結(jié)合，度達(dá)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(jì),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(jìn)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(jì)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(qiáng)度校管砂輪基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盤類零件的型面，設(shè)計(jì)相應(yīng)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(jì)為隨形面�？加�(jì)型面時考慮磨粒尺寸，所得的砂輪磨削面外形及尺寸如
【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】：2018
【分類號】：TG743

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2587612