二維壓應(yīng)力下硬質(zhì)合金的磨削實驗與離散元模擬.pdf

1、硬質(zhì)合金由于其具有優(yōu)良的力學(xué)性能被廣泛的應(yīng)用于實際生產(chǎn)加工中。隨著硬質(zhì)合金加工工藝的改進和提高，使得人們對硬質(zhì)合金加工產(chǎn)品的質(zhì)量要求有了進一步的提升。由于硬質(zhì)合金的硬脆性，在磨削過程中會產(chǎn)生加工損傷和加工裂紋，縮短了硬質(zhì)合金的使用壽命，阻礙了其發(fā)展。因此，避免和減少硬質(zhì)合金加工過程中的材料損傷及掌握材料去除機理方面的研究是加工硬質(zhì)合金的關(guān)鍵，也是硬質(zhì)合金加工及應(yīng)用領(lǐng)域的重要研究課題。本文通過硬質(zhì)合金離散元模擬與實驗研究相結(jié)合的方法，在二

2、維壓應(yīng)力的狀態(tài)下加工硬質(zhì)合金YG10X并對其表面形貌進行深入的研究，通過改變加工參數(shù)對硬質(zhì)合金材料的結(jié)構(gòu)特性，損傷情況及影響進行深入的分析，這對發(fā)展硬質(zhì)合金高效低損傷的加工技術(shù)有重要的科學(xué)意義和工程應(yīng)用背景。
　　本文共分為六章，各章節(jié)主要闡述的內(nèi)容如下所述：
　　第一章主要是講述了硬質(zhì)合金的研究背景，回顧了硬質(zhì)合金的研究成果，分析了硬質(zhì)合金的加工機理。根據(jù)離散元法的應(yīng)用和國內(nèi)外在本領(lǐng)域的研究情況，提出了本文的主要研究內(nèi)容和

3、意義。
　　第二章為硬質(zhì)合金在二維壓應(yīng)力下的劃痕實驗設(shè)計了加載裝置，并對其進行了劃痕實驗的研究，得到了硬質(zhì)合金在劃痕時所受作用力和裂紋的擴展規(guī)律，觀察了表面/亞表面的損傷情況，并定性分析了預(yù)壓應(yīng)力的大小對硬質(zhì)合金的影響。
　　第三章運用正交實驗方法對二維壓應(yīng)力下的硬質(zhì)合金進行了磨削實驗研究。通過Kistler測力儀測量硬質(zhì)合金在不同壓應(yīng)力下磨削力的變化情況，結(jié)合硬質(zhì)合金磨削面在不同加工參數(shù)下的損傷情況和表面粗糙度，揭示了預(yù)應(yīng)

4、力對硬質(zhì)合金磨削過程的影響。
　　第四章根據(jù)硬脆材料壓痕斷裂力學(xué)模型，探討了硬質(zhì)合金裂紋的形成機理，分析了材料的損傷情況和裂紋產(chǎn)生的原因。通過對不同預(yù)應(yīng)力下橫截斷面的觀察，找出了抑制硬質(zhì)合金在加工過程中裂紋擴張的有效方法。
　　第五章采用PFC3D軟件中的Cluster方法，建立了硬質(zhì)合金的劃痕試驗離散元模型。通過試驗校核了離散元模型的微觀參數(shù)，并進行了預(yù)應(yīng)力下劃痕試驗的離散元模擬，得到了劃痕過程中裂紋的擴展情況。