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

1、該文對近些年來新出現(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)報技術(shù)進(jìn)行了研究.通過實驗研究、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值和實用價值.論文首先在文獻(xiàn)綜述的基礎(chǔ)上對納米結(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.論文對納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層精密磨削實驗研究方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹.論文對磨削用量、砂輪特性、材料特性及涂層顯微結(jié)構(gòu)等磨削參數(shù)對磨削納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層時的磨削力

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)行了實驗研究.以砂輪單顆磨粒法向磨削力的實驗結(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,存在一個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)律的實驗

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)陶瓷涂層磨削時的材料去除機(jī)理.論文對納米結(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.在實驗研究的基礎(chǔ)上,建立了磨削納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層時產(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