氮化硅陶瓷激光辅助切削加工关键基础研究
发布时间：2022-01-23 17:33
工程陶瓷的高强度、高硬度、低材料比重、高化学稳定性、优异的生物兼容性以及热膨胀系数低的优点使其在机械、化工、能源、航空航天、冶金、环保节能等领域有着广泛应用,同时也对其加工方法提出了更高的要求。激光辅助切削加工是在常规车削加工的基础上,将激光作为热源,利用高能量激光束对陶瓷局部区域进行加热,使其达到软化温度并具备一定尺寸的软化层,然后再用刀具将材料去除的技术,可将常规切削条件下的脆性加工变为塑性去除,改善刀具的磨损,提高加工表面质量和加工效率。本文选用热压烧结氮化硅陶瓷对其进行激光辅助切削加工。主要研究内容如下:结合热传导理论建立了氮化硅陶瓷的激光辅助切削加工温度场数学模型,利用ANSYS有限元仿真软件模拟了工件表面以及光斑中心处径向的温度在不同激光功率、切削速度、激光光斑直径下的分布。发现工件表面的等温线呈椭圆形分布,越靠近光斑中心处等温线越密集,而径向的软化层厚度小,温度梯度大。搭建了氮化硅陶瓷激光辅助切削加工试验平台,通过激光加热外光路系统支撑装置将激光加热系统和切削系统连接起来,实现两者的协同运动。将建模仿真与试验研究相结合,通过表面粗糙度和材料去除率的变化趋势对激光功率的仿真...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声加工原理图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论7加工表面的摩擦，降低表面粗糙度，将硬脆材料的脆性加工变为塑性加工[24,25]，其激光能量、加热位置等均可根据需要进行调节，已日益广泛的应用于各种难加工材料的加工[26,27]。颗粒增强复合材料的激光辅助切削模型如图1.5所示，刀尖与工件接触处的应力集中导致传递给颗粒的应力不足以使其破裂，而是在孔洞的作用下被挤出[28,29]。1.激光器2.激光入射点3.切屑4.工件5.刀具图1.4激光辅助切削加工原理图Fig.1.4SchematicofLaserAssistedMachining1.Al2O3颗粒2.应力集中处3.刀具4.工件图1.5颗粒增强复合材料激光辅助切削加工模型Fig.1.5ModelofLAMforparticlereinforcedcomposites
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论7加工表面的摩擦，降低表面粗糙度，将硬脆材料的脆性加工变为塑性加工[24,25]，其激光能量、加热位置等均可根据需要进行调节，已日益广泛的应用于各种难加工材料的加工[26,27]。颗粒增强复合材料的激光辅助切削模型如图1.5所示，刀尖与工件接触处的应力集中导致传递给颗粒的应力不足以使其破裂，而是在孔洞的作用下被挤出[28,29]。1.激光器2.激光入射点3.切屑4.工件5.刀具图1.4激光辅助切削加工原理图Fig.1.4SchematicofLaserAssistedMachining1.Al2O3颗粒2.应力集中处3.刀具4.工件图1.5颗粒增强复合材料激光辅助切削加工模型Fig.1.5ModelofLAMforparticlereinforcedcomposites
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法和神经网络的3D增材印花工艺参数优化[J]. 王晓晖,刘月刚,孟婥,孙以泽. 纺织学报. 2019(11)
[2]针对表面粗糙度和刀具振幅的切削用量优化研究[J]. 李春雷,倪俊芳. 机床与液压. 2019(20)
[3]激光辅助切削氮化硅陶瓷的温度场仿真及参数研究[J]. 宋盼盼,赵玉刚,蒲业壮,赵传营,周海安. 应用激光. 2019(04)
[4]基于正交实验优化不锈钢表面纳米孔结构制备工艺[J]. 周雄,胡广洪. 表面技术. 2019(01)
[5]激光作用于金属材料瞬态温度场的数值模拟[J]. 黄江,师文庆,谢玉萍,安芬菊,李永强. 强激光与粒子束. 2018(02)
[6]氮化硅陶瓷晶界相研究进展[J]. 王旭东,白彬. 材料导报. 2016(S2)
[7]神经网络和遗传算法的激光纳米陶瓷涂层工艺优化[J]. 刘继超. 激光杂志. 2016(07)
[8]工程陶瓷的技术现状与产业发展[J]. 肖汉宁,刘井雄,郭文明,高朋召. 机械工程材料. 2016(06)
[9]水射流激光复合多道切割Al2O3陶瓷质量的试验研究[J]. 张大明,袁根福,谢兵兵. 应用激光. 2016(01)
[10]基于田口法和方差分析的整体叶轮高速铣削参数优化研究[J]. 蔡飞飞,任违,陈行行. 机床与液压. 2016(02)
博士论文
[1]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D]. 吴雪峰.哈尔滨工业大学 2011
[2]激光加热辅助切削Al2O3工程陶瓷理论与试验研究[D]. 鄢锉.湖南大学 2008
[3]烧结NdFeB永磁体材料加工方法及加工机理研究[D]. 李丽.山东大学 2005
硕士论文
[1]激光加热Al2O3陶瓷温度场特性研究[D]. 耿鹰鸽.西安建筑科技大学 2017
[2]基于正交试验的45钢车削表面粗糙度的研究[D]. 魏铁军.苏州大学 2016
[3]激光加热辅助车削45%SiCp/Al的温度场仿真与切削试验研究[D]. 盛东营.哈尔滨工业大学 2015
[4]激光加热Al2O3陶瓷的软化层对切削工艺参数的影响[D]. 刘为桥.湖南大学 2015
[5]脉冲激光加热辅助微细切削ZrO2陶瓷[D]. 王澍龙.南京航空航天大学 2015
[6]光纤激光辅助加热切削Al2O3陶瓷工艺试验研究[D]. 谢林春.湖南大学 2014
[7]陶瓷材料的激光微加工技术研究[D]. 孔令瑞.华中科技大学 2014
[8]脉冲激光加热辅助车削氧化铝陶瓷温度场仿真和试验研究[D]. 廖先宇.湖南大学 2013
[9]激光加热辅助切削ZrO2陶瓷加工技术的研究[D]. 张栋林.吉林大学 2012
[10]陶瓷材料平面磨削表面粗糙度预测与实验研究[D]. 刘书博.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3604841
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声加工原理图
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论7加工表面的摩擦，降低表面粗糙度，将硬脆材料的脆性加工变为塑性加工[24,25]，其激光能量、加热位置等均可根据需要进行调节，已日益广泛的应用于各种难加工材料的加工[26,27]。颗粒增强复合材料的激光辅助切削模型如图1.5所示，刀尖与工件接触处的应力集中导致传递给颗粒的应力不足以使其破裂，而是在孔洞的作用下被挤出[28,29]。1.激光器2.激光入射点3.切屑4.工件5.刀具图1.4激光辅助切削加工原理图Fig.1.4SchematicofLaserAssistedMachining1.Al2O3颗粒2.应力集中处3.刀具4.工件图1.5颗粒增强复合材料激光辅助切削加工模型Fig.1.5ModelofLAMforparticlereinforcedcomposites
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论7加工表面的摩擦，降低表面粗糙度，将硬脆材料的脆性加工变为塑性加工[24,25]，其激光能量、加热位置等均可根据需要进行调节，已日益广泛的应用于各种难加工材料的加工[26,27]。颗粒增强复合材料的激光辅助切削模型如图1.5所示，刀尖与工件接触处的应力集中导致传递给颗粒的应力不足以使其破裂，而是在孔洞的作用下被挤出[28,29]。1.激光器2.激光入射点3.切屑4.工件5.刀具图1.4激光辅助切削加工原理图Fig.1.4SchematicofLaserAssistedMachining1.Al2O3颗粒2.应力集中处3.刀具4.工件图1.5颗粒增强复合材料激光辅助切削加工模型Fig.1.5ModelofLAMforparticlereinforcedcomposites
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法和神经网络的3D增材印花工艺参数优化[J]. 王晓晖,刘月刚,孟婥,孙以泽. 纺织学报. 2019(11)
[2]针对表面粗糙度和刀具振幅的切削用量优化研究[J]. 李春雷,倪俊芳. 机床与液压. 2019(20)
[3]激光辅助切削氮化硅陶瓷的温度场仿真及参数研究[J]. 宋盼盼,赵玉刚,蒲业壮,赵传营,周海安. 应用激光. 2019(04)
[4]基于正交实验优化不锈钢表面纳米孔结构制备工艺[J]. 周雄,胡广洪. 表面技术. 2019(01)
[5]激光作用于金属材料瞬态温度场的数值模拟[J]. 黄江,师文庆,谢玉萍,安芬菊,李永强. 强激光与粒子束. 2018(02)
[6]氮化硅陶瓷晶界相研究进展[J]. 王旭东,白彬. 材料导报. 2016(S2)
[7]神经网络和遗传算法的激光纳米陶瓷涂层工艺优化[J]. 刘继超. 激光杂志. 2016(07)
[8]工程陶瓷的技术现状与产业发展[J]. 肖汉宁,刘井雄,郭文明,高朋召. 机械工程材料. 2016(06)
[9]水射流激光复合多道切割Al2O3陶瓷质量的试验研究[J]. 张大明,袁根福,谢兵兵. 应用激光. 2016(01)
[10]基于田口法和方差分析的整体叶轮高速铣削参数优化研究[J]. 蔡飞飞,任违,陈行行. 机床与液压. 2016(02)
博士论文
[1]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D]. 吴雪峰.哈尔滨工业大学 2011
[2]激光加热辅助切削Al2O3工程陶瓷理论与试验研究[D]. 鄢锉.湖南大学 2008
[3]烧结NdFeB永磁体材料加工方法及加工机理研究[D]. 李丽.山东大学 2005
硕士论文
[1]激光加热Al2O3陶瓷温度场特性研究[D]. 耿鹰鸽.西安建筑科技大学 2017
[2]基于正交试验的45钢车削表面粗糙度的研究[D]. 魏铁军.苏州大学 2016
[3]激光加热辅助车削45%SiCp/Al的温度场仿真与切削试验研究[D]. 盛东营.哈尔滨工业大学 2015
[4]激光加热Al2O3陶瓷的软化层对切削工艺参数的影响[D]. 刘为桥.湖南大学 2015
[5]脉冲激光加热辅助微细切削ZrO2陶瓷[D]. 王澍龙.南京航空航天大学 2015
[6]光纤激光辅助加热切削Al2O3陶瓷工艺试验研究[D]. 谢林春.湖南大学 2014
[7]陶瓷材料的激光微加工技术研究[D]. 孔令瑞.华中科技大学 2014
[8]脉冲激光加热辅助车削氧化铝陶瓷温度场仿真和试验研究[D]. 廖先宇.湖南大学 2013
[9]激光加热辅助切削ZrO2陶瓷加工技术的研究[D]. 张栋林.吉林大学 2012
[10]陶瓷材料平面磨削表面粗糙度预测与实验研究[D]. 刘书博.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3604841
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3604841.html
教材专著
