超声磨削纳米氧化锆陶瓷表面亚表面微观特性研究
发布时间：2021-05-10 19:56
纳米氧化锆陶瓷作为典型的硬脆材料,因具有良好的物理特性与力学性能被广泛应用于国防与生活中。由于脆性材料的高硬度、低韧性特点,对其加工过程中极易在工件表面及亚表面带来损伤,影响表面质量及使用寿命。超声磨削加工是将普通磨削方法与超声振动复合的一种特种加工方式,因具有磨削力小、磨削温度低、加工表面质量好等优点,在硬脆材料的精密超精密加工中得到了广泛应用。本文主要研究了普通磨削、轴向超声磨削和切向超声磨削三种磨削方式下,纳米氧化锆陶瓷表面及亚表面微观特性。为此进行了以下工作:（1）根据超声磨削动力学特性,以单颗磨粒为研究对象,对轴向超声磨削和切向超声磨削的运动轨迹、切削特性及受力状态进行了理论分析。（2）分别对纳米氧化锆陶瓷进行普通刻划、轴向超声刻划、切向超声刻划试验,分析了加工工艺参数对三种刻划形式下刻划力和划痕沟槽形貌的影响趋势。结果表明,切削深度对刻划力和划痕形貌影响最大,随着切削深度的增大,三种刻划形式下工件刻划力均显著增大;超声振动的引入使得工件所受法向力明显减小,切向力和轴向力因超声振动方向的不同,有着不同的变化趋势;轴向超声刻划沟槽最宽,普通刻划次之,切向超声刻划沟槽最窄;切向超...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 纳米陶瓷简介
1.4 超声磨削加工国内外研究现状
1.4.1 超声磨削加工技术国外研究现状
1.4.2 超声磨削加工技术国内研究现状
1.5 硬脆材料亚表面损伤国内外研究现状
1.5.1 硬脆材料亚表面损伤国外研究现状
1.5.2 硬脆材料亚表面损伤国内研究现状
1.6 本文研究内容
2 超声磨削运动学分析及亚表面损伤深度研究
2.1 引言
2.2 超声磨削加工原理
2.3 超声磨削运动特性分析
2.3.1 切向超声磨削运动轨迹分析
2.3.2 切向超声磨削切削特性分析
2.3.3 轴向超声磨削运动轨迹分析
2.3.4 轴向超声磨削切削特性分析
2.4 超声磨削受力状态分析
2.4.1 普通磨削受力状态分析
2.4.2 切向超声磨削受力状态分析
2.4.3 轴向超声磨削受力状态分析
2.5 超声磨削亚表面损伤深度研究
2.5.1 粗糙度与亚表面损伤深度的关系
2.5.2 亚表面损伤深度数学模型的建立
2.6 本章小节
3 纳米氧化锆陶瓷超声刻划试验研究
3.1 引言
3.2 试验准备
3.2.1 试件制备
3.2.2 金刚石笔的选用
3.2.3 机床的选用
3.2.4 变幅杆的选用
3.2.5 超声波发生器的选用
3.2.6 超声振动系统的测试
3.2.7 超声刻划力测量系统及测量原理
3.2.8 工件划痕形貌观测设备
3.3 试验方案
3.4 刻划力试验结果分析
3.4.1 进给速度对刻划力的影响
3.4.2 切削深度对刻划力的影响
3.4.3 振幅对刻划力的影响
3.5 划痕形貌试验结果分析
3.5.1 进给速度对刻划形貌的影响
3.5.2 切削深度对刻划形貌的影响
3.5.3 振幅对刻划形貌的影响
3.6 本章小结
4 超声磨削纳米氧化锆陶瓷亚表面损伤深度试验研究
4.1 引言
4.2 纳米氧化锆陶瓷磨削亚表面损伤深度试验准备
4.3 试验方案
4.4 表面粗糙度及亚表面损伤深度的测量
4.4.1 表面粗糙度的测量
4.4.2 亚表面损伤深度的测量
4.5 磨削方式和工艺参数对表面粗糙度的影响
4.6 磨削方式对亚表面裂纹的影响
4.7 工艺参数对亚表面损伤深度的影响
4.8 本章小节
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力建模[J]. 何玉辉,唐楚,唐进元,周群. 振动与冲击. 2017(22)
[2]RB-SiC亚表面损伤检测及其旋转超声磨削亚表面损伤特征[J]. 秦娜,郑亮,刘亚龙,孔春雷. 光学精密工程. 2017(10)
[3]脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势[J]. 王宁昌,姜峰,黄辉,徐西鹏. 机械工程学报. 2017(09)
[4]氮化硅陶瓷球面磨削亚表面损伤研究[J]. 万林林,邓朝晖,李声超,刘志坚. 中国陶瓷. 2016(05)
[5]基于工件施振的纳米陶瓷超声ELID复合平面磨削氧化膜特性研究[J]. 邵水军,赵波,卞平艳. 人工晶体学报. 2016(01)
[6]铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度[J]. 朱楠楠,朱永伟,李军,郑方志,沈琦. 光学精密工程. 2015(12)
[7]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[8]铝基碳化硅复合材料超声振动辅助划痕表面形貌研究[J]. 周晓勤,梁桂强,郭婷婷. 功能材料. 2014(23)
[9]光学元件亚表面缺陷的损伤性检测方法[J]. 王洪祥,李成福,朱本温,王景贺. 强激光与粒子束. 2014(12)
[10]研磨方式对单晶蓝宝石亚表面损伤层深度的影响[J]. 王建彬,朱永伟,王加顺,徐俊,左敦稳. 人工晶体学报. 2014(05)
博士论文
[1]超声激励纳米复相陶瓷非局部本构关系及延性域磨削机理研究[D]. 卞平艳.河南理工大学 2012
[2]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[3]工程陶瓷超声辅助固着磨料高效研磨机理及试验研究[D]. 焦锋.上海交通大学 2008
[4]光学材料加工亚表面损伤检测及控制关键技术研究[D]. 王卓.国防科学技术大学 2008
[5]超声振动辅助磨削技术及机理研究[D]. 张洪丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]预压应力下工程陶瓷超声振动压痕和划痕实验研究[D]. 曾亿江.湘潭大学 2016
[2]超声辅助单颗粒磨削力及去除机理研究[D]. 马国峰.河南理工大学 2016
[3]碳化硅陶瓷精密磨削亚表面损伤及预测研究[D]. 刘民慧.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于单/多划痕作用的微晶玻璃磨削机理研究[D]. 卢翠.天津大学 2014
[5]碳化硅磨削去除机理及亚表面裂纹研究[D]. 梁晓辉.哈尔滨工业大学 2013
[6]光学表面亚表层损伤检测技术研究[D]. 王春慧.西安工业大学 2010
[7]CZT晶体加工表面/亚表面损伤研究[D]. 郎艳菊.大连理工大学 2008
本文编号：3179966
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 纳米陶瓷简介
1.4 超声磨削加工国内外研究现状
1.4.1 超声磨削加工技术国外研究现状
1.4.2 超声磨削加工技术国内研究现状
1.5 硬脆材料亚表面损伤国内外研究现状
1.5.1 硬脆材料亚表面损伤国外研究现状
1.5.2 硬脆材料亚表面损伤国内研究现状
1.6 本文研究内容
2 超声磨削运动学分析及亚表面损伤深度研究
2.1 引言
2.2 超声磨削加工原理
2.3 超声磨削运动特性分析
2.3.1 切向超声磨削运动轨迹分析
2.3.2 切向超声磨削切削特性分析
2.3.3 轴向超声磨削运动轨迹分析
2.3.4 轴向超声磨削切削特性分析
2.4 超声磨削受力状态分析
2.4.1 普通磨削受力状态分析
2.4.2 切向超声磨削受力状态分析
2.4.3 轴向超声磨削受力状态分析
2.5 超声磨削亚表面损伤深度研究
2.5.1 粗糙度与亚表面损伤深度的关系
2.5.2 亚表面损伤深度数学模型的建立
2.6 本章小节
3 纳米氧化锆陶瓷超声刻划试验研究
3.1 引言
3.2 试验准备
3.2.1 试件制备
3.2.2 金刚石笔的选用
3.2.3 机床的选用
3.2.4 变幅杆的选用
3.2.5 超声波发生器的选用
3.2.6 超声振动系统的测试
3.2.7 超声刻划力测量系统及测量原理
3.2.8 工件划痕形貌观测设备
3.3 试验方案
3.4 刻划力试验结果分析
3.4.1 进给速度对刻划力的影响
3.4.2 切削深度对刻划力的影响
3.4.3 振幅对刻划力的影响
3.5 划痕形貌试验结果分析
3.5.1 进给速度对刻划形貌的影响
3.5.2 切削深度对刻划形貌的影响
3.5.3 振幅对刻划形貌的影响
3.6 本章小结
4 超声磨削纳米氧化锆陶瓷亚表面损伤深度试验研究
4.1 引言
4.2 纳米氧化锆陶瓷磨削亚表面损伤深度试验准备
4.3 试验方案
4.4 表面粗糙度及亚表面损伤深度的测量
4.4.1 表面粗糙度的测量
4.4.2 亚表面损伤深度的测量
4.5 磨削方式和工艺参数对表面粗糙度的影响
4.6 磨削方式对亚表面裂纹的影响
4.7 工艺参数对亚表面损伤深度的影响
4.8 本章小节
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴向超声振动辅助磨削的表面残余应力建模[J]. 何玉辉,唐楚,唐进元,周群. 振动与冲击. 2017(22)
[2]RB-SiC亚表面损伤检测及其旋转超声磨削亚表面损伤特征[J]. 秦娜,郑亮,刘亚龙,孔春雷. 光学精密工程. 2017(10)
[3]脆性材料亚表面损伤检测研究现状和发展趋势[J]. 王宁昌,姜峰,黄辉,徐西鹏. 机械工程学报. 2017(09)
[4]氮化硅陶瓷球面磨削亚表面损伤研究[J]. 万林林,邓朝晖,李声超,刘志坚. 中国陶瓷. 2016(05)
[5]基于工件施振的纳米陶瓷超声ELID复合平面磨削氧化膜特性研究[J]. 邵水军,赵波,卞平艳. 人工晶体学报. 2016(01)
[6]铌酸锂晶体的研磨亚表面损伤深度[J]. 朱楠楠,朱永伟,李军,郑方志,沈琦. 光学精密工程. 2015(12)
[7]碳化硅陶瓷的超声振动辅助磨削[J]. 刘立飞,张飞虎,刘民慧. 光学精密工程. 2015(08)
[8]铝基碳化硅复合材料超声振动辅助划痕表面形貌研究[J]. 周晓勤,梁桂强,郭婷婷. 功能材料. 2014(23)
[9]光学元件亚表面缺陷的损伤性检测方法[J]. 王洪祥,李成福,朱本温,王景贺. 强激光与粒子束. 2014(12)
[10]研磨方式对单晶蓝宝石亚表面损伤层深度的影响[J]. 王建彬,朱永伟,王加顺,徐俊,左敦稳. 人工晶体学报. 2014(05)
博士论文
[1]超声激励纳米复相陶瓷非局部本构关系及延性域磨削机理研究[D]. 卞平艳.河南理工大学 2012
[2]纳米复相陶瓷二维超声振动辅助磨削机理及其表面质量研究[D]. 闫艳燕.上海交通大学 2008
[3]工程陶瓷超声辅助固着磨料高效研磨机理及试验研究[D]. 焦锋.上海交通大学 2008
[4]光学材料加工亚表面损伤检测及控制关键技术研究[D]. 王卓.国防科学技术大学 2008
[5]超声振动辅助磨削技术及机理研究[D]. 张洪丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]预压应力下工程陶瓷超声振动压痕和划痕实验研究[D]. 曾亿江.湘潭大学 2016
[2]超声辅助单颗粒磨削力及去除机理研究[D]. 马国峰.河南理工大学 2016
[3]碳化硅陶瓷精密磨削亚表面损伤及预测研究[D]. 刘民慧.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于单/多划痕作用的微晶玻璃磨削机理研究[D]. 卢翠.天津大学 2014
[5]碳化硅磨削去除机理及亚表面裂纹研究[D]. 梁晓辉.哈尔滨工业大学 2013
[6]光学表面亚表层损伤检测技术研究[D]. 王春慧.西安工业大学 2010
[7]CZT晶体加工表面/亚表面损伤研究[D]. 郎艳菊.大连理工大学 2008
本文编号：3179966
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3179966.html
