工程陶瓷高效深磨溫度場(chǎng)有限元分析與仿真.pdf

1、工程陶瓷以其高強(qiáng)度、低膨脹率、耐磨損及高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金和化工等工程領(lǐng)域中。目前陶瓷加工主要采用普通磨削和高速淺磨加工方法，加工效率低、成本高。高效深磨以大切深，高砂輪線速度為主要工藝特征，既能實(shí)現(xiàn)高的切除率，又能保證高的加工表面質(zhì)量。磨削加工切除單位體積材料時(shí)需要非常高的能量輸入，并且大部分會(huì)以熱能的形式進(jìn)入工件，導(dǎo)致磨削區(qū)的溫度升高，當(dāng)磨削溫度較高時(shí)，零件金相組織將發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)磨削燒傷和磨削裂紋的一

2、系列磨削缺陷。因此，研究陶瓷高效深磨溫度來探索解決產(chǎn)生磨削缺陷的熱機(jī)理以及尋求控制磨削工件質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文首先利用解析法對(duì)高效深磨溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析，然后利用有限元法詳細(xì)地分析了磨削參數(shù)如砂輪線速度、工件磨削深度、工作臺(tái)速度等對(duì)氧化鋁及部分穩(wěn)定氧化鋯兩種工程陶瓷材料高速高效磨削溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，預(yù)測(cè)了鈦合金高效深磨溫度場(chǎng)的變化趨勢(shì)。同時(shí)分析了磨削溫度對(duì)工程陶瓷材料的熱應(yīng)力的影響，利用其結(jié)果對(duì)磨削熱裂紋進(jìn)行了探討。最后

3、用實(shí)驗(yàn)對(duì)有限元仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 通過研究發(fā)現(xiàn)，利用有限元分析軟件可以對(duì)高效深磨溫度場(chǎng)進(jìn)行有效的仿真分析，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值誤差較少，且比解析解更精確地反應(yīng)了磨削過程中溫度場(chǎng)的變化規(guī)律。比較后發(fā)現(xiàn)，淺磨與深磨溫度場(chǎng)有很大的差別，針對(duì)不同的材料，溫度場(chǎng)顯示出不同的趨勢(shì)。淺磨比深磨材料受高溫影響深度小，但溫度梯度大。高溫大量聚集在加工表面，對(duì)表面下材料影響很小，傳熱比大的材料溫度對(duì)其表層的影響深度要大，其溫度梯度相對(duì)要小。濕磨可有