【摘要】：陶瓷刀具的快速磨損制約著制造業(yè)的發(fā)展,高性能的表面微織構能夠提高陶瓷刀具的磨損性能�；诠腆w表面的潤濕性機制,研究陶瓷刀具表面的潤濕性能與織構表面結構的關系來減少刀具的磨損是一種可行的方法。因此,本文針對激光加工工藝參數(shù)對陶瓷刀具表面微織構的影響規(guī)律,以及表面微織構對陶瓷刀具潤濕性能的影響這兩大核心問題開展了研究。具體工作如下:首先研究了飛秒激光加工陶瓷刀具材料的損傷閾值,為選擇激光加工參數(shù)提供依據(jù)。然后使用不同的激光參數(shù)加工陶瓷刀具材料,研究激光加工參數(shù)對表面微結構的影響規(guī)律,根據(jù)這些規(guī)律進一步的優(yōu)化參數(shù),并且加工出所需的表面微結構,進行潤濕性實驗。研究了無序結構,凹坑結構和槽形結構對表面潤濕性的影響規(guī)律。實驗結果表明:(1)激光處理后的陶瓷材料表面的接觸角與潤濕速度具有指數(shù)關系,可以用接觸角來表征潤濕速度,為衡量水基切削液對陶瓷刀具的潤濕性提供了一種方法。使用較高的光斑重合度和較大的單脈沖能量制備的無序刀具表面具有較好的親水性能。(2)經過激光加工得到的圓形凹坑結構和凹槽結構表面的潤濕性規(guī)律符合Wenzel模型。經過保溫處理后,會降低材料的表面應力,從而降低表面能,使接觸角增加。對于圓形凹坑結構,面積占有率在15%~30%的范圍內,深徑比?不變時,表面織構的面積率越大,表面親水性更強;面積率不變時,提高深徑比?能減小表面接觸角。凹坑的面積占有率約為15%,深度大于20μm時,Sialon陶瓷刀具表面具有良好的潤濕性能。(3)對于槽形結構,并且凹槽的中心距為100μm時,此時接觸角與凹槽的寬度變化不明顯;凹槽的寬度為38μm,深度h為12μm,凸臺從30μm~100μm變化時,接觸角逐漸增大;凹槽的間距為100μm,凹槽的深度h從5μm~30μm變化時,接觸角逐漸減小。綜合實驗結果,得出具有良好潤濕性的凹槽結構寬度應小于30μm,間距約為70μm,凹槽的深度大于20μm。
【圖文】：

規(guī)則微造型結構。到目前為止，，有很多研究者已經證明適當?shù)牡臏p摩抗磨性能。目前這項技術廣泛應用于軸承[ 36]、發(fā)動機缸塞[39]等。表面織構的作用機理主要為:（1）儲存潤滑劑[40-42]；，提高承載能力[40]；（3）減少接觸界面摩擦系數(shù)進而減小摩擦[43]等。具表面織構制備技術，表面織構制備方法主要有：電火花加工[44]、離子束蝕刻[45]、刻技術[ 47]、機械微刻[48]、激光微加工[49]和磨料噴射[50]等 。評主要從以下幾個方面衡量：加工是否方便、質量是否合格以及方面。合理的表面織構可以有效地減少摩擦磨損。nt 等[51]采用電火花技術在高速鋼鉆頭表面加工了多種角度陣列塑成型工藝在微孔中填充多種固體潤滑劑制備出自潤滑鉆頭。]采用電火花在 CBN 車刀前刀面加工出微溝槽表面織構制備出形貌。

圖 1.2 表面織構球頭銑刀Obiawa等人[56]利用光刻技術在硬質合金車刀前刀面制備具的表面形貌。垂直于主切削刃的微溝槽、平行于主切削凸點陣列四種表面織構。然后涂覆 DLC 涂層制備出涂層圖 1.3 DLC 涂層硬質合金織構刀具的表具形貌
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG711;TN249

【參考文獻】

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1 李健;季凌飛;胡炎;蔣毅堅;;532nm激光銑削Y-TZP陶瓷實驗研究[J];中國激光;2015年08期

2 吳東江;周思雨;馬廣義;姚龍元;;飛秒激光精密減薄石英玻璃凹槽實驗[J];中國激光;2015年03期

3 華顯剛;魏昕;謝小柱;劉澤宇;洪繼偉;;激光加工陶瓷刀具表面微織構的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J];應用激光;2014年06期

4 謝晉;羅敏健;吳可可;楊林豐;;CBN車刀前刀面微溝槽結構磨削及其對干切削溫度的影響[J];機械工程學報;2014年11期

5 孫華亮;涂杰松;商宏飛;徐建華;張少婧;邵天敏;李健;;織構對涂層刀具切削性能影響的有限元分析及實驗研究[J];現(xiàn)代制造工程;2013年09期

6 戚寶運;李亮;何寧;趙威;王震;;微織構刀具正交切削Ti6Al4V的試驗研究[J];摩擦學學報;2011年04期

7 Walter Perrie;S. P. Edwardson;E. Fearon;G. Dearden;K. G. Watkins;;Diffractive Multi-beam Ultra-fast Laser Micro-processing Using a Spatial Light Modulator(Invited Paper)[J];中國激光;2009年12期

8 蘇宇;何寧;李亮;徐勝;肖茂華;邱寶貴;;低溫氮氣油霧對陶瓷刀具加工鎳基K424合金的影響(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2007年02期

9 何飛;程亞;;飛秒激光微加工:激光精密加工領域的新前沿[J];中國激光;2007年05期

10 鄧建新,葛培琪,艾興;切削加工潤滑技術研究現(xiàn)狀及展望[J];摩擦學學報;2003年06期

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1 華顯剛;陶瓷刀具表面微織構的激光加工工藝基礎及刀具磨損機理研究[D];廣東工業(yè)大學;2015年

本文編號：2594015