納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削機(jī)理及仿真預(yù)報(bào)技術(shù)的研究.pdf

1、該文對(duì)近些年來新出現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)(nanostructured)和普通結(jié)構(gòu)(conventional)陶瓷涂層(n/c-WC/Co和n/c-Al<,2>O<,3>/TiO<,2>)的精密磨削的磨削機(jī)理及磨削工藝仿真預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行了研究.通過實(shí)驗(yàn)研究、理論建模和分析,揭示了納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削機(jī)理,初步構(gòu)建了納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削的基礎(chǔ)理論,結(jié)合磨削工藝仿真預(yù)報(bào)軟件的開發(fā)應(yīng)用,尋求以最優(yōu)化的磨削工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的高效經(jīng)濟(jì)、

2、優(yōu)質(zhì)、低損傷精密加工.其研究成果對(duì)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層工業(yè)化應(yīng)用和陶瓷材料精密磨削理論的完善以及中國特種材料精密加工技術(shù)水平的提高具有重要的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值.論文首先在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上對(duì)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了初步的分析,提出了構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削基礎(chǔ)理論的研究思路.論文對(duì)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削實(shí)驗(yàn)研究方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹.論文對(duì)磨削用量、砂輪特性、材料特性及涂層顯微結(jié)構(gòu)等磨削參數(shù)對(duì)磨削納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層時(shí)的磨削力

3、、磨削力分力比、比磨削能、磨削表面粗糙度、磨削表面/亞表面損傷(裂紋)及材料去除機(jī)理等可磨削性指標(biāo)的影響規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.以砂輪單顆磨粒法向磨削力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及所建立的理論模型為重要依據(jù)和線索,進(jìn)行相關(guān)磨削現(xiàn)象的分析;磨削力理論模型綜合考慮了砂輪磨削深度、工件進(jìn)給速度和砂輪速度等磨削用量參數(shù),考慮了材料初始切入力和工件材料的特性.通過研究,基于磨削力隨磨削用量參數(shù)變化的分階段特征,分段建立了納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削的單顆磨粒法向磨削力模

4、型.研究表明:納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削所產(chǎn)生的磨削力和比磨削能比普通結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的要大;砂輪磨粒尺寸參數(shù)、砂輪粘結(jié)劑/磨屑/工件涂層表面間滑擦作用和熱噴涂工藝固有缺陷等因素對(duì)陶瓷涂層精密磨削的可磨削性指標(biāo)有較大影響;精密磨削工藝能大大提高陶瓷涂層的輪廓支承率(承載比);磨削納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層時(shí),存在一個(gè)獲得較小磨削表面粗糙度Ra值的砂輪磨削深度范圍.論文分析總結(jié)了陶瓷磨削時(shí)材料去除機(jī)理的三種分類方式,基于納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層可磨削性規(guī)律的實(shí)驗(yàn)

5、結(jié)果結(jié)合磨削后表面/亞表面的SEM等形貌觀測,以非彈性變形去除方式和脆性去除方式充分揭示了納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層磨削時(shí)的材料去除機(jī)理.論文對(duì)納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層磨削過程的材料變形行為和裂紋系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析.在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,建立了磨削納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層時(shí)產(chǎn)生橫向裂紋和中位裂紋的臨界磨削條件模型,以及反映磨削參數(shù)與納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層磨削后亞表面平均損傷(裂紋)深度之間定量關(guān)系的磨削模型.研究表明,產(chǎn)生中位裂紋所需的臨界載荷比產(chǎn)生橫向裂紋所需的臨界載