納米結構陶瓷涂層精密磨削機理及仿真預報技術的研究.pdf

1、該文對近些年來新出現(xiàn)的納米結構(nanostructured)和普通結構(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理及磨削工藝仿真預報技術進行了研究.通過實驗研究、理論建模和分析,揭示了納米結構陶瓷涂層精密磨削機理,初步構建了納米結構陶瓷涂層精密磨削的基礎理論,結合磨削工藝仿真預報軟件的開發(fā)應用,尋求以最優(yōu)化的磨削工藝參數(shù)來實現(xiàn)納米結構陶瓷涂層的高效經(jīng)濟、

2、優(yōu)質(zhì)、低損傷精密加工.其研究成果對納米結構陶瓷涂層工業(yè)化應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.論文首先在文獻綜述的基礎上對納米結構陶瓷涂層精密磨削的基礎理論進行了初步的分析,提出了構建納米結構陶瓷涂層精密磨削基礎理論的研究思路.論文對納米結構陶瓷涂層精密磨削實驗研究方案進行了詳細的介紹.論文對磨削用量、砂輪特性、材料特性及涂層顯微結構等磨削參數(shù)對磨削納米結構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)及材料去除機理等可磨削性指標的影響規(guī)律進行了實驗研究.以砂輪單顆磨粒法向磨削力的實驗結果及所建立的理論模型為重要依據(jù)和線索,進行相關磨削現(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,分段建立了納米結構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:納米結構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構陶瓷涂層的要大;砂輪磨粒尺寸參數(shù)、砂輪粘結劑/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);磨削納米結構陶瓷涂層時,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.論文分析總結了陶瓷磨削時材料去除機理的三種分類方式,基于納米結構陶瓷涂層可磨削性規(guī)律的實驗

5、結果結合磨削后表面/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構陶瓷涂層磨削時的材料去除機理.論文對納米結構陶瓷涂層磨削過程的材料變形行為和裂紋系統(tǒng)進行了理論分析.在實驗研究的基礎上,建立了磨削納米結構陶瓷涂層時產(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)與納米結構陶瓷涂層磨削后亞表面平均損傷(裂紋)深度之間定量關系的磨削模型.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