【摘要】：高硬度、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性、高耐熱性是對(duì)工程陶瓷材料的高度評(píng)價(jià),這使其在機(jī)械、冶金、化工等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。然而工程陶瓷具有的優(yōu)良化學(xué)和物理性能使其加工成為難題,傳統(tǒng)的金屬加工方法已難以滿足。目前工程陶瓷材料的加工除特種加工方法外,主要以機(jī)械加工方法為主,利用金剛石砂輪進(jìn)行磨削加工是一種非常有效的方法。本課題主要針對(duì)氧化鋯和氮化硅兩種工程陶瓷進(jìn)行磨削研究。深入研究工程陶瓷磨削加工機(jī)理和熱現(xiàn)象,為實(shí)際生產(chǎn)加工提供有效方案、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)以及理論依據(jù),主要研究工作內(nèi)容如下:(1)進(jìn)行陶瓷材料平面磨削表面粗糙度測(cè)量實(shí)驗(yàn),研究表面粗糙度的影響因素,包括磨削參數(shù)、材料性能、冷卻條件等情況。表面粗糙度值隨著砂輪線速度的增加、磨削深度的增加和工件進(jìn)給速度的減小而減小。材料性能對(duì)表面粗糙度影響較大,氧化鋯陶瓷表面粗糙度要優(yōu)于氮化硅陶瓷。在實(shí)驗(yàn)所選磨削參數(shù)條件下,氮化硅陶瓷適合干磨,氧化鋯陶瓷適合濕磨。干磨時(shí),氧化鋯陶瓷表面會(huì)產(chǎn)生微裂紋,并且很容易產(chǎn)生表面燒傷。對(duì)陶瓷材料平面磨削表面進(jìn)行掃描電鏡觀測(cè),氧化鋯陶瓷和氮化硅陶瓷磨削加工表面一般存在塑性變形和脆性斷裂,是材料去除主要的兩種形式。理論分析了磨削表面形成過程和磨痕類型,橫向裂紋擴(kuò)展引起材料的脆性去除,徑向裂紋對(duì)工件強(qiáng)度影響較大。(2)進(jìn)行陶瓷材料平面磨削力測(cè)量實(shí)驗(yàn),研究平面磨削力的影響因素,主要包括材料性能、干/濕和磨削參數(shù)。金剛石砂輪線速度是對(duì)切向磨削力影響最大的因素;磨削深度是對(duì)法向磨削力影響最大的因素;工件進(jìn)給速度是對(duì)磨削力影響最小的因素。隨著砂輪線速度的增大切向磨削力和法向磨削力均減小,隨著磨削深度和工件進(jìn)給速度的增加切向磨削力和法向磨削力均增大。討論了單顆磨粒磨削力的影響因素,隨著砂輪線速度的增加單顆磨粒磨削法向磨削力減小,隨著工件進(jìn)給速度和磨削深度的增加單顆磨粒磨削法向磨削力增加�；贏BAQUS所建立的金剛石單顆磨粒磨削工程陶瓷模型可以預(yù)測(cè)磨削力的大小,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。(3)進(jìn)行工程陶瓷平面磨削加工實(shí)驗(yàn),探索磨削參數(shù)、材料屬性和干/濕磨等因素對(duì)磨削溫度和熱分配比的影響。磨削加工中陶瓷表面會(huì)形成局部高溫。研究發(fā)現(xiàn),在磨削溫度及磨削熱分配比的變化中,磨削參數(shù)的影響較大,其中影響最大因素是工件進(jìn)給速度和磨削深度,而金剛石砂輪線速度的影響較小,所以實(shí)際磨削加工中可以使金剛石砂輪線速度適當(dāng)提高。磨削溫度和磨削熱分配比均隨著工件進(jìn)給速度和磨削深度的增加而增大;金剛石砂輪線速度提高,磨削溫度和磨削熱分配比也均逐漸增大,且增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸變緩�；贏BAQUS的單顆金剛石磨粒磨削陶瓷仿真模型,可以得出磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響。仿真模型得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果相差不大,可以用來預(yù)測(cè)平面磨削加工中磨削溫度的大小。綜上所述,本文通過對(duì)氧化鋯和氮化硅陶瓷磨削實(shí)驗(yàn)研究和理論分析,探索了工程陶瓷磨削機(jī)理、表面形貌、磨削力及磨削溫度的影響因素,確立了工程陶瓷合理的磨削加工工藝參數(shù)。建立了單顆磨粒磨削陶瓷的有限元仿真模型,用來預(yù)測(cè)磨削力和磨削溫度,并通過平面磨削實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。以上研究結(jié)果對(duì)發(fā)展陶瓷材料的高質(zhì)量、高效率新加工工藝具有一定的科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

圖１－２磨粒切削加工模型示意圖逡逑Ｆｉｇｌ－１邋Ａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ邐Ｆｉｇ邋１－２邋Ａ邋ｍｏｄｅｌ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ａｂｒａｓｉｖｅ逡逑

圖１－３均勻分布熱源模型邐
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ174.627

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2587632