隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展以及國(guó)家戰(zhàn)略需求的日益增長(zhǎng),鈦合金以其比強(qiáng)度高、抗蠕變性能和生物相容性好等優(yōu)越性能而廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域。但由于鈦合金的難加工性,磨削工藝制備的未涂層硬質(zhì)合金刀具以傳統(tǒng)切削冷卻方式加工鈦合金時(shí)極易產(chǎn)生較大的切削力及大量的切削熱,從而嚴(yán)重影響硬質(zhì)合金刀具的切削性能和工件的加工表面質(zhì)量。可見(jiàn),如何有效降低切削力和迅速消散切削熱是磨削工藝制備的未涂層硬質(zhì)合金刀具在加工鈦合金中一直亟待解決的重要瓶頸問(wèn)題。為此,本文擬采用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(Chemical Mechanical Polishing,CMP)對(duì)磨削工藝制備的未涂層硬質(zhì)合金刀片前刀面進(jìn)行拋光預(yù)處理;同時(shí)利用低溫冷風(fēng)降溫能力強(qiáng)、安全和無(wú)污染等優(yōu)勢(shì),分別對(duì)磨削工藝制備的未涂層硬質(zhì)合金刀片與CMP制備的未涂層硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行低溫加工TC4鈦合金的切削性能實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)比分析切削力、刀具耐用度以及加工表面質(zhì)量等性能指標(biāo),旨在探究TC4鈦合金低溫加工中CMP未涂層硬質(zhì)合金刀片的切削性能,具體研究工作如下:1)CMP未涂層硬質(zhì)合金刀片的制備。首先采用多工序流程的工藝參數(shù)組合制備CMP刀片,然后采用基恩士 VHX-500FE超景深顯微鏡觀測(cè)不同工序下磨削刀片與CMP刀片的表面形貌,并對(duì)比分析其表面完整性。2)磨削/CMP未涂層刀片加工TC4鈦合金的切削力對(duì)比分析。探究常/低溫及不同切削參數(shù)對(duì)切削力的影響,并對(duì)比分析磨削/CMP刀片的切削性能。3)磨削/CMP未涂層刀片加工TC4鈦合金的耐用度對(duì)比研究。采用掃描電子顯微鏡(SEM)及能譜儀(EDS)分析常/低溫及不同切削參數(shù)條件對(duì)磨削/CMP刀片的切削壽命、磨損形貌以及磨損機(jī)理的影響。4)磨削/CMP未涂層刀片加工TC4鈦合金的表面質(zhì)量對(duì)比分析。探究常/低溫及不同切削參數(shù)對(duì)加工鈦合金表面粗糙度、加工硬化率的影響,揭示磨削/CMP刀片低溫條件下切削TC4鈦合金的加工表面質(zhì)量的變化規(guī)律。綜上,本文利用低溫冷卻方式和CMP處理工藝進(jìn)一步改善了未涂層硬質(zhì)合金刀具加工鈦合金的切削性能與工件表面質(zhì)量,為實(shí)現(xiàn)難加工材料高效高精加工提供了重要的參考途徑。
【學(xué)位單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG506
【部分圖文】：

潭大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第１章緒論逡逑第１章緒論逡逑１．１研究背景與意義逡逑鈦合金具有比強(qiáng)度高、剛性大、抗蠕變性能和生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，目前在航空航逡逑天、軍事、醫(yī)療、船舶、化工等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛［１＿２］，具體包括：１）航空航天與軍事：逡逑飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天器、高強(qiáng)螺栓、燃料箱、導(dǎo)彈尾翼及彈頭殼體等；２）船舶：逡逑耐壓槳和槳軸、通海管路、熱交換器、冷卻器、動(dòng)機(jī)零部件、升降裝置及發(fā)射裝置等；逡逑３）醫(yī)療：人體骨骼、關(guān)節(jié)、牙齒等；４）化工：石油煉制裝備、冶金裝備及特殊反應(yīng)容逡逑器等。其中以航空航天領(lǐng)域的航空發(fā)動(dòng)機(jī)為鈦合金應(yīng)用的典型產(chǎn)品，如圖Ｕ所示。逡逑

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文邐第２章ＣＭＰ未涂層硬質(zhì)合金刀片的制備逡逑于各種工件材料的表面平整化加工過(guò)程中，其裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．１所示。整個(gè)系統(tǒng)逡逑主要由拋光盤(pán)、拋光墊、工件夾持裝置、加壓裝置及拋光液供給裝置組成。逡逑化學(xué)機(jī)械拋光加工時(shí)，刀片被一定的壓力壓在旋轉(zhuǎn)的拋光墊上，由亞微米或納米磨逡逑粒和化學(xué)溶液組成的拋光液在離心力的作用下均勻分布于刀片與拋光墊之間，并與刀片逡逑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使刀片表面發(fā)生鈍化或弱化，從而在其表面生成一層容易去除的反應(yīng)逡逑物薄膜，接著刀片表面形成的改性層在拋光液的剪切及磨粒的微機(jī)械作用下去除，然后逡逑刀片己加工表面裸露出新的材料再參與化學(xué)反應(yīng)。此過(guò)程交替作用，從而可憑借平滑及逡逑均勻的方式選擇性地去除刀片表面材料，實(shí)現(xiàn)整個(gè)刀片表面的高精度平坦化［５８￥］。逡逑化學(xué)機(jī)械拋光的材料去除機(jī)理主要取決于化學(xué)氧化與超細(xì)磨粒機(jī)械磨削的交互作逡逑用，磨料與材料表面相互摩擦產(chǎn)生熱量，提供固相化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的條件；而拋光液中的逡逑化學(xué)成分則與材料表面發(fā)生反應(yīng)

邐１邐１逡逑圖２．２化學(xué)機(jī)械拋光的因素影響示意圖逡逑２．３．１實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備逡逑拋光工件：＿ＸＡ０８０４０４無(wú)斷屑槽型磨削未涂層硬質(zhì)合金ＹＧ８車(chē)削刀片，刀片的逡逑機(jī)械性能及成分參數(shù)表、刀片實(shí)物分別如表２．１、圖２．３所示。逡逑拋光機(jī)：智能型納米級(jí)Ｎａｎｏｐｏｌｉ－１００型拋光機(jī)，實(shí)物如圖２．４所示。逡逑拋光盤(pán)：鑄鐵拋光盤(pán)。邐拋光墊：聚氨酯拋光墊。逡逑拋光液基液：水。邐氧化劑：雙氧水（Ｈ２0２）。逡逑磨粒：碳化硅、金剛石微粉。邐加壓方式：配重塊。逡逑測(cè)量設(shè)備：Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ邋ＢＳ邋２００Ｓ型電子秤、表面粗糙度測(cè)量?jī)x及基恩士邋ＶＨＸ－５００ＦＥ逡逑超景深顯微鏡，實(shí)物分別如圖２．５－圖２．７所示。逡逑清洗設(shè)備：超聲波清洗儀，實(shí)物如圖２．８所示。逡逑表２．１邋ＹＧ８硬質(zhì)合金刀片的機(jī)械性能及成分參數(shù)表逡逑材料邐成分邐硬度（ＨＲＡ）邐抗彎強(qiáng)度（ＭＰａ）邐彈性模量（ＧＰａ）邐密度（ｇ／ｃｍ３）逡逑ＹＧ８邐ＷＣ＋８％Ｃｏ邐８９邐１５００邐６００邐１４．５－１４．９逡逑／逡逑，0邋ｓＪＫＫｋ逡逑圖２．３磨削硬質(zhì)合金刀片實(shí)物邐圖２．４邋Ｎａｎｏｐｏｌｉ－１００型拋光機(jī)逡逑１１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2809202