工程陶瓷高效深磨温度场的有限元仿真

在磨削温度实验的基础上, 运用有限元法对工程陶瓷氧化铝及部分稳定氧化锆进行了高效深磨磨削温度场的仿真研究.基于磨削温度的实验和传热学理论,得出了工程陶瓷工件的磨削热分配比;得出了干磨及湿磨两种状态下工程陶瓷磨削温度场的分布; 并分析了磨削温度梯度对工程陶瓷热裂纹的影响.结果表明: 随着砂轮线速度增加, 磨削温度场温度梯度增大; 而随着磨削深度增大,不同材料的磨削温度梯度变化不同,且磨削温度梯度与磨削热裂纹的产生有一定的对应关系.     

工程陶瓷高效深磨磨削力和损伤的研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮,对氧化铝和氧化锆等2种工程陶瓷进行高效深磨磨削加工.测量了磨削力,并对磨削表面形貌和亚表面损伤进行了观测.揭示了这2种工程陶瓷的高效深磨材料去除机理,氧化铝陶瓷主要为脆性去除,而氧化锆则是局部的横向裂纹和塑性去除.提出了磨粒的平均磨削力公式,讨论了磨粒的平均法向磨削力对陶瓷材料去除机理和磨削损伤的影响.     

HIPSN陶瓷干/湿磨情况下表面磨削质量研究

目的探索在干/湿磨情况下,金刚石砂轮磨削HIPSN陶瓷时各磨削参数对表面磨削质量的影响规律,以及有无磨削液对HIPSN陶瓷材料去除方式的影响.方法设计三因素四水平正交实验,在干/湿磨情况下分析砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度等磨削参数对表面磨削质量及表面形貌的影响规律.结果表面粗糙度值随着砂轮线速度的提高而降低,随着磨削深度的增大而减小,提高工件进给速度,表面粗糙度先减小后增大;干磨时的表面粗糙度值低于湿磨时的表面粗糙度值;干磨时塑性去除的比例高于湿磨时塑性去除的比例.结论磨削质量与磨削温度密切相关,提高砂轮线速度、增大磨削深度以及适当的工件进给速度,有助于增加塑性去除,改善磨削质量;干磨时的磨削温度高,塑性去除比例大,磨削质量高,稳定性好.小去除量磨削HIPSN陶瓷时,干磨时的表面磨削质量优于湿磨时的表面磨削质量.     

工程陶瓷磨屑形成机理及磨削模型

从单颗金刚石磨料磨削工程陶瓷材料的试验入手,用扫描电镜观察陶瓷磨痕形貌,对陶瓷磨屑形成过程的表面裂纹、塑性变形及重结晶机制进行分析。提出工程陶瓷的磨削模型可划分为3个变形区:脆性崩碎区,非弹性变形区和残留破坏区。磨削过程为3个阶段:弹性变形及有限非弹性变形阶段、裂纹生长及扩展阶段和切屑形成阶段。     

小切深条件下磨削加工表面的温度场及表面完整性

基于矩形热源模型对小切深磨削加工表面温度场进行了建模及数值仿真.采用45钢作为工件材料,研究了磨削过程中不同磨削参数条件下工件表层温度场分布规律及表层金相组织特征.结果表明:在小切深条件下,磨削区的最高温度随着磨削深度的增加或者工件速度的降低而增大,磨削深度对表层最高温度的影响大于工件速度的影响;工件速度对表层温度梯度的影响大于磨削深度的影响,磨削区温度并未完全达到相变温度.     

影响氮化硅陶瓷内圆磨削加工表面形貌因素分析

目的研究氮化硅陶瓷在内圆磨削时不同的磨削参数:砂轮线速度(vs)、径向进给速度(f)、轴向振荡速度(fa)对表面粗糙度的影响.方法采用树脂结合剂金刚石砂轮对氮化硅陶瓷试件进行内圆加工实验,进行了3因素的均匀实验.建立了氮化硅陶瓷内圆磨削的经验公式,利用Taylor-Hobson Surtroni25型接触式粗糙度仪对加工表面进行测量,得到不同磨削参数下的粗糙度;用日立S-4800冷场发射电子显微镜对加工表面进行观测,得到被磨试件的表面形貌图像.结果加工表面粗糙度随砂轮线速度的增大而减小,随径向进给速度的增大而增大,随轴向振荡速度的增大而减小.砂轮线速度对被加工表面粗糙度影响最大,随着砂轮速度的增大,粗糙度由0.340 1μm下降到0.295 0μm.结论明确了内圆磨削氮化硅陶瓷试件时不同磨削参数对表面粗糙度的影响,通过回归分析,探索出了不同线速度下氮化硅陶瓷材料去除机理对其表面形貌产生的影响.     

工程陶瓷高效深磨磨削力的形成机理研究

根据工程陶瓷的系统高效深磨试验,研究发现：在高效深磨条件下,磨削氧化锆和氧化铝的材料去除方式不同,分别为塑性成形去除和脆性断裂去除;最大未变形切屑厚度增大至超过临界切深后,其对氧化锆的单颗磨粒法向磨削力的线性增长规律影响很小,而使氧化铝的单颗磨粒法向磨削力的增长趋势逐渐变缓;切向磨削力主要由滑擦和塑性耕犁作用引起的摩擦力组成.     

热带钢轧机工作辊热磨制度

热磨制度包括工作辊的下机待磨冷却时间及相应的磨削补偿辊形;在分析了整个轧制过程中和轧制结束后工作辊的温度场和热辊形的变化规律的基础上,建立了热带钢轧机工作辊的热磨制度,认为工作辊的下机最佳冷却时间约为2h,其补偿辊形视磨削后待上机时间而定.     

工艺参数对陶瓷激光热应力切割质量的影响

建立了激光热应力切割有限元仿真模型,用于研究三维对称氧化铝陶瓷基片切割过程中的温度场和热应力场分布,以及激光功率、陶瓷厚度和切割速度等工艺参数对材料表面最高温度和应力的影响,并通过对比实验验证了该模型的正确性.结果表明,随着裂纹尖端的临界正应力增加,断裂表面的微裂纹加深,并引起材料表面的颗粒剥落,使得切割断面的粗糙度增大.     

非导电工程陶瓷电火花磨削热量分配模型

对非导电工程陶瓷加工新技术--双电极同步伺服跟踪电火花磨削加工(EDGSSDE)中产生的热量进行了分析,建立了EDGSSDE的热源模型和热量在非导电工程陶瓷、金属结合剂砂轮、磨屑和工作液间的分配模型,并进行了数值计算.计算结果表明,热量在金属结合剂砂轮和工作液间的分配随着加工深度的增加而逐渐减小,热量在非导电工程陶瓷间的分配随着加工深度的增加而逐渐增大,热量在磨屑间的分配比很小,且随着加工深度的增加变化不大.加工中工作液和砂轮带走大部分的热量.     

窄深槽磨削加工过程的热分布研究

为了对窄深槽磨削温度进行深入研究,通过将砂轮与工件的接触区分为顶刃区和侧刃区,对窄深槽底面和侧面分别进行温度研究。在窄深槽磨削中,顶刃区热流服从形状函数 分布,侧刃区服从浅磨的磨削特点,且窄深槽底面和槽侧面在磨削过程中受到多个磨削热源的耦合作用,据此建立了窄深槽底面和槽侧面的磨削温度理论模型。采用K型热电偶测量了窄深槽底面和和侧面的磨削温度,通过试验对磨削温度理论模型的有效性进行验证。研究结果表明：窄深槽底面和侧面受到多个磨削热源耦合作用,直接作用于加工面的磨削热源对加工面的温度影响最显著;窄深槽试验测量温度与理论计算值表现出良好的一致性。     

工程陶瓷研磨工艺研究

通过对工程陶瓷工件的离散磨料研磨和固结磨料研磨试验,分析了研磨方式、磨料粒度、浓度及结合剂种类、研磨压力、研磨速度、研磨时间等工艺参数对成品的形状精度、表面粗糙度、研磨效率的影响,分析其研磨机理,提出了研磨工程陶瓷的合理方法。     

石英玻璃微尺度磨削温度仿真与实验研究

建立了微磨削过程的传热模型,针对石英玻璃材料进行有限元仿真分析,探讨了微磨削过程中磨削热的分布情况,分析磨削用量对磨削温度的影响规律.利用粒度500#的微磨具对石英玻璃进行单因素磨削温度测量实验.仿真与实验结果表明:磨削区表面最高温度随切削深度的增大而升高,随磨削速度的加快而升高,实测最高磨削区温度仅为94.2℃,并没有出现磨削烧伤现象.     

工程陶瓷高效深磨工件表面粗糙度研究

介绍了工程陶瓷高效深磨的研究现状,阐述了高效深磨的实验方案.阐述了三种实验工程陶瓷材料的性能.对工程陶瓷高效深磨工件磨削表面粗糙度进行了实验研究.     

工程陶瓷高速深磨中声发射的实验研究

建立了工程陶瓷高速深磨中声发射的实验系统,自主开发了其中的声发射信号虚拟仪器采集系统.对部分稳定氧化锆(PSZ)和氧化铝进行了高速深磨声发射的实验研究,分析了磨削参数和工程陶瓷材料对声发射信号的影响.研究了砂轮修整前后声发射信号的变化.结果表明,即使在砂轮超高速和大切深下,声发射增加仍较小.选择砂轮超高速、大切深和小的工作台速度对高效低成本磨削工程陶瓷是有利的.运用声发射还可对砂轮磨损状态进行在线监测.     

磨削液参数对磨削强化表面微结构损伤的影响

针对磨削强化过程中磨削液对磨削力和磨削温度场的影响,建立非调质45钢的磨削强化过程的仿真模型,分析不同磨削液参数对工件表面温度场及加工后残余应力的影响.最后,选择不同磨削液参数对45钢工件进行平面磨削强化试验,研究加工后工件表面硬度值及其表面完整性参数.试验结果表明,工件表面微结构损伤与磨削深度有密切的联系,在磨削过程中加入一定量的磨削液能有效降低表面微结构损伤,但削弱了在工件表面上由磨削热产生的强化能力.     

Al2O3陶瓷的激光辅助磨削机理

针对氧化铝陶瓷难加工、加工表面质量差等问题,进行了激光辅助热磨削加工的研究.根据氧化铝陶瓷的热物理性能参数,分析了激光辅助磨削热加工机理,搭建激光辅助磨削加工实验系统,进行激光辅助磨削与常规磨削加工实验.采用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦分析加工后的工件表面.结果表明:采用激光辅助磨削加工氧化铝陶瓷可改变材料的去除方式,使陶瓷的脆性去除变为塑性去除;与常规磨削加工相比,加工表面形貌脆性断裂减少,表面粗糙度值更低,表面质量更好,砂轮使用寿命延长.     

利用磨削火花信号识别砂轮磨损状态

本文提出了利用磨削火花温度信号在线识别砂轮磨损状态的新方法。在大量试验的基础上,根据磨削火花信号的特性及砂轮磨损过程的特点进行了机理探讨,获得了磨削火花信号特征量与砂轮磨损状态之间的对应关系。研究结果表明,所提方法是可行的,磨削火花信号的统计特征量能够反映砂轮磨削的不同状态。本文研究为进一步利用磨削火花信号实现砂轮磨损状态在线辨识提供了基础。