基于磨粒地貌优化的钎焊金刚石磨抛盘性能研究

发布时间：2017-10-22 05:18

  本文关键词：基于磨粒地貌优化的钎焊金刚石磨抛盘性能研究

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【摘要】：高强度钢凭借良好的机械性能在航空航天、船舶制造等大型结构领域内应用广泛,主要以角向磨光机驱动树脂砂轮片进行表面磨抛处理,暴露出加工效率低、气味粉尘大、安全性较差等缺点。为解决上述问题,本文利用高温钎焊技术,开发了具有效率高、寿命长、振动噪声小、安全环保等优势的新型超硬磨料工具——钎焊金刚石磨抛盘。本文完成的主要研究工作有:(1)选择具有较高强度、硬度及弹性极限的65Mn钢作为基体材料;分析树脂砂轮片的磨损形貌,运用自适应仿形原理结合ANSYS有限元分析软件设计并改进了磨抛盘基体外形参数;基于仿生学原理确定了磨抛盘表面磨粒的叶序排布方式;从单颗磨粒磨削原理出发,结合磨抛盘实际磨抛区域,确定了磨抛盘主要磨削区与辅助磨削区叶序排布参数。(2)磨抛盘选用真空钎焊炉制备,并规范了钎焊金刚石磨抛盘的制备工艺;通过ANSYS有限元软件从理论上分析了夹具、工件形状、装炉量等参数对钎焊加热及保温时间的影响,确定了串轴结合轴套装夹磨盘的夹具结构。(3)借助扫描电镜对焊后界面微观结构进行分析,发现钎料层与钢基体界面处有明显的元素扩散现象,金刚石磨粒与钎料层界面处有碳化物生成,验证了界面间较高的结合强度;利用树脂砂轮片与制备的钎焊金刚石磨抛盘对船体用高强度钢AH36进行磨抛对比试验,从磨抛效率、磨抛寿命、工具磨损形貌、加工工件表面质量等角度分析验证了钎焊金刚石磨抛盘良好的磨抛性能,进一步说明基体设计的合理性。(4)基于弹性隔振原理设计了磨抛盘隔振环;基于阻尼减振原理设计了粘弹性阻尼减振结构。试验表明,增加了隔振减振结构的钎焊阻尼磨抛盘,打磨4小时等效计权加速度减小48%,工作噪声减小10d B,接近角磨机空转噪声。
【关键词】：钎焊 磨抛盘 金刚石 减振降噪 加工性能
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454;TG74
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 高强度钢应用及磨抛现状13-16
• 1.1.1 船用高强度钢应用13-15
• 1.1.2 船用高强度钢磨抛现状15-16
• 1.2 钎焊金刚石工具的研究与应用16-19
• 1.2.1 天然金刚石与人造金刚石17-18
• 1.2.2 金刚石的钎焊18-19
• 1.3 钎焊金刚石工具磨抛高强度钢的构想19-21
• 1.4 本课题拟研究内容及意义21-22
• 第二章 钎焊金刚石磨抛盘的磨粒排布优化22-39
• 2.1 金刚石有序排布方式的选择22-29
• 2.1.1 磨盘基体外形设计22-24
• 2.1.2 单颗磨粒磨削轨迹24-26
• 2.1.3 基于仿生学磨粒有序排布设计26-29
• 2.2 金刚石磨抛盘磨削机理研究29-32
• 2.2.1 磨削接触长度30
• 2.2.2 最大切削深度30-31
• 2.2.3 切屑有效平均宽度31-32
• 2.3 金刚石有序排布参数的确定32-38
• 2.3.1 主要磨削区域磨粒排布参数的确定33-36
• 2.3.2 辅助磨削区域磨粒排布参数的确定36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 钎焊金刚石磨抛盘的制备39-50
• 3.1 钎焊金刚石磨盘制备流程39-40
• 3.2 基于ANSYS软件的钎焊磨盘温度场仿真40-46
• 3.2.1 磨盘真空钎焊方法40-42
• 3.2.2 金刚石工具钎焊加热模型的简化42-43
• 3.2.3 有限元模型建立43-45
• 3.2.4 初始条件与边界条件45-46
• 3.3 钎焊温度曲线优化46-49
• 3.3.1 夹具大小对钎焊温度场的影响46
• 3.3.2 工件外形对钎焊温度场的影响46-48
• 3.3.3 工装对钎焊温度场的影响48
• 3.3.4 钎焊金刚石磨抛盘夹具的确定48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 钎焊金刚石磨抛盘磨抛性能研究50-60
• 4.1 钎焊金刚石磨盘宏观及微观形貌50-51
• 4.2 试验条件与方法51-53
• 4.3 磨粒磨损形貌53-55
• 4.4 钎焊磨抛盘与树脂砂轮片对比试验55-58
• 4.4.1 材料去除率与刀具寿命55-56
• 4.4.2 切屑分析56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 钎焊金刚石磨抛盘减振降噪60-71
• 5.1 弹性隔振结构60-63
• 5.1.1 弹性隔振原理60-61
• 5.1.2 弹性隔振结构设计61-63
• 5.2 阻尼减振结构63-66
• 5.2.1 阻尼减振原理63-64
• 5.2.2 阻尼减振结构设计64-65
• 5.2.3 结构可行性验证65-66
• 5.3 磨盘磨抛噪音与振动试验66-70
• 5.3.1 试验条件与方法67
• 5.3.2 试验结果与分析67-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

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本文编号：1076911