光学材料砂带高速研磨亚表面裂纹损伤机理仿真研究
发布时间：2021-04-13 01:38
SiC碳化硅（Silicon Carbide）与K9光学玻璃（Optical Glass）等脆性材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀等优良的物理与力学特性,被广泛应用到航天、医疗和激光等领域。但在对脆性材料表面研磨过程中,工件表面会引入表面损伤（SR）和亚表面损伤(dSSD),从而降低了工件表面/亚表面质量。目前,国内外硬脆材料砂带高速研磨机理还不够深入,因此,本文对砂带高速研磨SiC碳化硅（Silicon Carbie）与K9光学玻璃（Optical Glass）表面损伤（SR）和亚表面损伤(dSSD)的预测与分析进行研究。基于ABAQUS有限元建立二维单颗粒磨削损伤模型,研究磨削参数（磨削正压力Fn、磨削速度Vs和磨粒顶角角度2θ）对磨削力以及表面/亚表面损伤的影响规律。建立基于尖锐磨粒和微小球形磨粒刻划的亚表面裂纹深度(dSSD)与表面粗糙度（SR）间非线性关系的模型,分析材料去除和表面粗糙度对亚表面损伤的影响规律。本文研究结果表明:（1）基于ABAQUS有限元磨削损伤仿真模型,单颗粒磨削的初始阶段,裂纹从磨粒的前方和下...
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC碳化硅与K9光学玻璃材料
运用Z.Liu等关于球顶圆锥磨粒划擦受力的研究成果，如图1.3（b）所示，推导了不同法向载荷下实测砂带样本划擦时的切向力、摩擦系数、最大切入深度和接触面积。最后，综合考虑了磨粒切削成屑的临界切入深度和临界磨粒攻角建立了针对具体样本砂带的平面磨削材料去除量模型。KévinSerpin等[27]通过建立结构化涂层砂带结构来研究表面光洁度、磨削物理机制和磨削性能之间的联系，结果表明根据建立的磨粒结构，在相同转数的情况下，改变循环时间或转速可获得不同的表面粗糙度和砂带磨损。（a）磨粒特征提取（b）磨粒划擦受力[26]图1.3A.Jourani等[25]的样本砂带划擦过程分析
矫嬲箍?舜罅康难芯浚?⑷〉昧酥诙嗤黄菩猿晒???渌?学者的继续研究奠定了基础，但是上述学者只把普通的砂带磨削作为研究对象，在电镀金刚石砂带磨削性能方面的研究还没看到，特别是针对电镀金刚石砂带的结构设计（基材、镀层金属、金刚石类型和粒度、磨粒出露高度、排屑间隙）、磨削工艺探索、各因素对砂带磨损的影响等方面的研究。1.2.2高速砂带磨削机理分析砂带磨削机理要从微观的单颗磨粒作用在工件表面切削过程逐步研究，由于砂带磨削是靠众多形状各异的磨粒来完成，单颗磨粒可以比作尖锐的刀具类似金属切削加工原图1.4单颗磨粒的切削过程Fig.1.4Cuttingprocessofsingleabrasive理，刀具尖锐的角度近似单颗磨粒顶角角度通常被看作是砂带磨粒大小的依据，一般磨粒作切削运动与刀具切削形式一样都是大负前角对材料表面进行切削。如图1.4单颗磨粒的切削过程所示，砂带弹性单颗磨粒切削过程一般分为滑擦、耕犁、切削三个阶段，工件表面材料去除过程通常被认为有弹性变形和塑性变形，当磨粒刚接触到工件表面做滑擦运动时，工件表面为弹性变形，当随着磨粒的磨削压力进一步增大，磨粒在工件表面开始做耕犁和切削运动，此时工件表面出现塑性变形现象，产生磨粒刻划压痕与切削沟槽，工件表面开始破碎导致切屑离开表面，一次磨削过程完成。在实际磨削加工中由于被加工的材料属性不同，磨粒切削过程中滑擦、耕犁与切削三者所占比例也不同。因
本文编号：3134372
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC碳化硅与K9光学玻璃材料
运用Z.Liu等关于球顶圆锥磨粒划擦受力的研究成果，如图1.3（b）所示，推导了不同法向载荷下实测砂带样本划擦时的切向力、摩擦系数、最大切入深度和接触面积。最后，综合考虑了磨粒切削成屑的临界切入深度和临界磨粒攻角建立了针对具体样本砂带的平面磨削材料去除量模型。KévinSerpin等[27]通过建立结构化涂层砂带结构来研究表面光洁度、磨削物理机制和磨削性能之间的联系，结果表明根据建立的磨粒结构，在相同转数的情况下，改变循环时间或转速可获得不同的表面粗糙度和砂带磨损。（a）磨粒特征提取（b）磨粒划擦受力[26]图1.3A.Jourani等[25]的样本砂带划擦过程分析
矫嬲箍?舜罅康难芯浚?⑷〉昧酥诙嗤黄菩猿晒???渌?学者的继续研究奠定了基础，但是上述学者只把普通的砂带磨削作为研究对象，在电镀金刚石砂带磨削性能方面的研究还没看到，特别是针对电镀金刚石砂带的结构设计（基材、镀层金属、金刚石类型和粒度、磨粒出露高度、排屑间隙）、磨削工艺探索、各因素对砂带磨损的影响等方面的研究。1.2.2高速砂带磨削机理分析砂带磨削机理要从微观的单颗磨粒作用在工件表面切削过程逐步研究，由于砂带磨削是靠众多形状各异的磨粒来完成，单颗磨粒可以比作尖锐的刀具类似金属切削加工原图1.4单颗磨粒的切削过程Fig.1.4Cuttingprocessofsingleabrasive理，刀具尖锐的角度近似单颗磨粒顶角角度通常被看作是砂带磨粒大小的依据，一般磨粒作切削运动与刀具切削形式一样都是大负前角对材料表面进行切削。如图1.4单颗磨粒的切削过程所示，砂带弹性单颗磨粒切削过程一般分为滑擦、耕犁、切削三个阶段，工件表面材料去除过程通常被认为有弹性变形和塑性变形，当磨粒刚接触到工件表面做滑擦运动时，工件表面为弹性变形，当随着磨粒的磨削压力进一步增大，磨粒在工件表面开始做耕犁和切削运动，此时工件表面出现塑性变形现象，产生磨粒刻划压痕与切削沟槽，工件表面开始破碎导致切屑离开表面，一次磨削过程完成。在实际磨削加工中由于被加工的材料属性不同，磨粒切削过程中滑擦、耕犁与切削三者所占比例也不同。因
本文编号：3134372
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