纳米结构碳化钨钴涂层精密磨削机理的实验研究

摘要

纳米结构陶瓷涂层材料是近年来国内外迅速发展的一种新型的工程材料,其优良的性能使其在工程上有着极其广泛的应用前景.该文对n-WC/12Co涂层精密磨削的磨削机理进行了研究.通过实验研究、理论建模和分析,揭示了n-WC/12Co涂层精密磨削机理,其研究成果对纳米结构陶瓷涂层工业化应用和陶瓷材料精密磨削理论的完善具有重要的理论价值和实用价值.论文首先在文献综述的基础上对纳米结构陶瓷涂层精密磨削的基础理论进行了初步的分析,提出了构建n-WC/12Co涂层精密磨削基础理论的研究思路.论文对n-WC/12Co涂层精密磨削的实验研究方案进行了详细的介绍.该文采用卧矩台平面磨床对热喷涂n-WC/12Co涂层精密磨削过程进行了较详细的试验研究,分析了磨削参数如砂轮磨削深度、工件进给速度、金刚石砂轮粘结剂类型和磨粒尺寸等对n-WC/12Co涂层材料精密磨削的磨削力、磨削力分力比、比磨削能、磨削表面粗糙度、磨削后表面/亚表面损伤等可磨削性指标的影响规律.通过研究,基于磨削力随磨削用量参数变化的分段特征,分段建立了n-WC/12Co涂层精密磨削的单颗磨粒法向磨削力模型,磨削力理论模型既考虑了砂轮磨削深度、工件进给速度和砂轮速度等磨削用量参数,也考虑了材料初始切入力.研究表明:磨削力随砂轮磨削深度、工件进给速度的增大而增大;砂轮磨粒尺寸和砂轮粘结剂/磨屑/工件涂层表面间滑擦作用等因素对n-WC/12Co涂层精密磨削的可磨削性指标有较大影响;磨削n-WC/12Co涂层时,为获得理想的磨削表面粗糙度R<,a>值,存在合理的砂轮磨削深度和工件进给速度范围.论文分析总结了陶瓷磨削时材料去除机理的三种分类方式,基于nWC/12Co涂层可磨削性规律的实验结果,结合被磨试件表面/亚表面的SEM观察,充分揭示n-WC/12Co涂层磨削时的材料去除机理,在大多数磨削条件下,n-WC/12Co磨削的材料去除机理主要是以塑性变形为主的非弹性变形方式,脆性去除方式极少.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1本文研究背景

1.1.1纳米结构喷涂陶瓷材料

1.1.2纳米结构陶瓷涂层精密磨削的磨削机理研究

1.2本文研究内容、目的和意义

1.3课题来源和论文主要组成

1.3.1课题来源

1.3.2本文组成

1.4本章小结

第2章纳米结构陶瓷涂层精密磨削机理初步分析

2.1纳米结构陶瓷涂层材料的特性

2.2纳米结构陶瓷涂层精密磨削的材料去除机理

2.2.1工程陶瓷材料的特性

2.2.2“压痕断裂力学”模型和“切削加工”模型

2.2.3工程陶瓷磨削的材料去除机理

2.2.4纳米结构陶瓷涂层精密磨削材料去除机理的初步分析

2.3纳米结构陶瓷涂层的磨削力、磨削表面粗糙度

2.3.1工程陶瓷磨削力、磨削力分力比及比磨削能的研究

2.3.2工程陶瓷磨削表面粗糙度的研究

2.3.3金属陶瓷WC/Co的磨削机理研究

2.3.4陶瓷涂层材料精密磨削的磨削机理

2.3.5纳米结构陶瓷涂层的磨削力、磨削表面粗糙度的初步分析

2.4本章小结

第3章纳米结构碳化钨钴涂层精密磨削实验方案

3.1纳米结构碳化钨钴陶瓷涂层材料

3.2精密数控平面磨床

3.3金刚石砂轮及其修整

3.4磨削工艺实验方案

3.5磨削力和磨削表面粗糙度的测量

3.6表面/亚表面SEM观察

3.7本章小结

第4章纳米结构碳化钨钴涂层磨削力的研究

4.1 n-WC/12Co涂层磨削力的实验研究

4.1.1 n-WC/12Co涂层磨削力的实验结果

4.1.2磨削参数对磨削力的影响规律

4.2 n-WC/12Co涂层磨削的磨削力建模

4.2.1 n-WC/12Co涂层磨削力数学模型分析

4.2.2 n-WC/12Co涂层磨削力数学模型建立及实验验证

4.3 n-WC/12Co涂层磨削力分力比和比磨削能研究

4.3.1 n-WC/12Co涂层磨削的磨削力分力比

4.3.2 n-WC/12Co涂层磨削的比磨削能

4.4本章小结

第5章磨削表面粗糙度和材料去除机理研究

5.1 n-WC/12Co涂层磨削表面粗糙度的实验研究

5.1.1 n-WC/12Co磨削表面粗糙度的实验结果

5.1.2 n-WC/12Co磨削表面粗糙度实验结果分析

5.1.3 n-WC/12Co不同磨削方式获得的表面粗糙度结果比较

5.2 n-WC/12Co涂层磨后SEM观察及材料去除机理分析

5.2.1 n-WC/12Co涂层磨削表面的SEM形貌分析

5.2.2 n-WC/12Co涂层磨削亚表面的SEM形貌分析

5.2.3 n-WC/12Co涂层磨削的材料去除机理分析

5.3本章小结

全文总结

参考文献

致谢

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