成形砂轮超高频感应钎焊温度均匀性评价及控制方法研究
发布时间：2021-05-23 22:48
立方氮化硼（CBN）因其具有较高的硬度、热稳定性及对铁族金属具有较好的化学惰性等优势,从而利用CBN磨粒制作成的砂轮加工钛合金、镍基高温合金等高强韧难加工材料相对于金刚石砂轮具有明显优势。目前,主要采用感应钎焊方式对CBN砂轮进行制作,从而实现CBN磨粒、钎料合金及砂轮基体三者之间的冶金结合。在钎焊过程中,感应钎焊温度的均匀性对工件加工效率以及砂轮基体变形等有重要影响,故感应钎焊温度的均匀性已成为感应钎焊过程中亟待解决的问题之一。本文主要针对感应钎温度的均匀性问题,首先重点研究在不同感应钎焊温度下制作CBN砂轮的表面形貌及磨削性能并与电镀CBN砂轮进行对比;其次利用有限元软件对凹、凸特征成形面进行温度场仿真,从而获得各因素对影响凹、凸特征成形面感应加热温度分布的规律;最后,对所设计的凹凸特征成形面进行响应曲面试验,获得各因素对特征成形面的温度和极差影响次序并对各因素水平进行优化。主要研究内容和结论如下:1.通过不同温度对CBN砂轮进行感应钎焊,并利用扫描电镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS）对钎焊后CBN磨粒表面新生化合物的形貌及组成元素进行观察与分析。研究发现,当钎焊温度为940℃<...
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 难加工材料高效成形磨削技术的发展
1.2 高效磨削砂轮技术
1.2.1 超硬磨料砂轮在高效磨削中的应用
1.2.2 单层钎焊砂轮的研究现状及优势
1.3 关于钎焊砂轮精度存在的问题与对策
1.4 本文拟展开的主要研究工作
第二章 不同钎焊温度CBN磨粒的微观形貌及磨削性能分析
2.1 试样制备
2.2 测试分析与磨削条件
2.2.1 测试分析
2.2.2 磨削条件
2.3 不同钎焊温度的CBN磨粒表面新生化合物的微观形貌
2.3.1 不同钎焊温度CBN磨粒表面新生化合物形貌
2.3.2 CBN磨粒表面微观形貌形成原因
2.3.3 CBN磨粒界面反应生成物形成机理
2.4 不同钎焊温度下CBN砂轮磨削性能分析
2.4.1 磨削力
2.4.2 磨削比能
2.5 CBN砂轮磨损特征分析
2.6 本章小结
第三章 特征成形面感应加热温度均匀性仿真研究
3.1 感应加热基本原理和特点
3.1.1 感应加热原理及特点
3.1.2 感应加热中的电流分布特征
3.2 感应加热温度场和磁场的模型与计算
3.2.1 电磁场的数学模型
3.2.2 温度场的数学模型
3.2.3 电磁场与温度场有限元仿真计算原理
3.3 有限元仿真模型
3.3.1 仿真方案的确定
3.3.2 有限元几何模型
3.3.3 网格划分
3.3.4 材料属性设置
3.3.5 边界条件设置
3.4 凸面感应加热温度场仿真研究
3.5 凹面感应加热温度场仿真研究
3.6 本章小结
第四章 响应曲面试验分析
4.1 响应曲面法的基本原理
4.2 响应曲面法试验设计方法
4.3 响应曲面模型
4.4 响应曲面试验设计与分析
4.4.1 试验设计
4.4.2 回归模型及显著性试验
4.4.2.1 响应曲面可信度分析
4.4.2.2 模型检验
4.4.3 平均钎焊温度和极差响应曲面分析
4.4.3.1 平均温度响应曲面
4.4.3.2 极差响应曲面
4.4.4 试验验证
4.4.4.1 影响因素水平值优化
4.4.4.2 成形砂轮感应加热试验
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要研究结论和创新点
5.2 下一阶段研究展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速磨削用单层钎焊CBN砂轮及其磨削性能[J]. 李奇林,徐九华,苏宏华,丁凯,雷卫宁. 工具技术. 2016(10)
[2]基于响应曲面法与离散元法的破碎过程能耗仿真分析[J]. 黄鹏鹏,李成,胡明亮. 机械设计与制造. 2016(10)
[3]树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究[J]. 刘杰,曹剑锋,孙正斌,刘猛. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(04)
[4]砂带磨削技术研究进展与发展方向[J]. 刘鹏展,邹文俊,彭进. 山东工业技术. 2016(18)
[5]基于响应曲面法的钛合金TC21铣削参数优化[J]. 闫东平,姜彬. 工具技术. 2016(08)
[6]表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J]. 郭兵,金钱余,赵清亮,吴明涛,曾昭奇. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[7]有序化砂轮的研究现状及进展[J]. 陈超,龚艳丽,颜亮,邓朝晖,伍俏平. 现代制造工程. 2015(12)
[8]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[9]超高频感应连续钎焊立方氮化硼磨粒的界面反应机理[J]. 李奇林,苏宏华,徐九华,雷卫宁. 中国有色金属学报. 2015(06)
[10]磨粒有序排布的电镀CBN砂轮磨削表面粗糙度仿真[J]. 周生合,王军,吕玉山,张洪雷. 工具技术. 2015(05)
博士论文
[1]超高频连续感应钎焊高速砂轮[D]. 李奇林.南京航空航天大学 2013
[2]高频感应钎焊金刚石砂轮的基础研究[D]. 徐正亚.南京航空航天大学 2008
[3]镍基高温合金高效磨削用单层钎焊立方氮化硼砂轮的研制[D]. 丁文锋.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]超高频感应钎焊单层超硬磨料成形砂轮研制[D]. 童欣.南京航空航天大学 2015
[2]基于感应加热的局部模腔温度场数值模拟与实验研究[D]. 王祖明.上海交通大学 2012
[3]高频感应钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金YG6试验研究[D]. 陈正军.南京航空航天大学 2008
本文编号：3203101
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 难加工材料高效成形磨削技术的发展
1.2 高效磨削砂轮技术
1.2.1 超硬磨料砂轮在高效磨削中的应用
1.2.2 单层钎焊砂轮的研究现状及优势
1.3 关于钎焊砂轮精度存在的问题与对策
1.4 本文拟展开的主要研究工作
第二章 不同钎焊温度CBN磨粒的微观形貌及磨削性能分析
2.1 试样制备
2.2 测试分析与磨削条件
2.2.1 测试分析
2.2.2 磨削条件
2.3 不同钎焊温度的CBN磨粒表面新生化合物的微观形貌
2.3.1 不同钎焊温度CBN磨粒表面新生化合物形貌
2.3.2 CBN磨粒表面微观形貌形成原因
2.3.3 CBN磨粒界面反应生成物形成机理
2.4 不同钎焊温度下CBN砂轮磨削性能分析
2.4.1 磨削力
2.4.2 磨削比能
2.5 CBN砂轮磨损特征分析
2.6 本章小结
第三章 特征成形面感应加热温度均匀性仿真研究
3.1 感应加热基本原理和特点
3.1.1 感应加热原理及特点
3.1.2 感应加热中的电流分布特征
3.2 感应加热温度场和磁场的模型与计算
3.2.1 电磁场的数学模型
3.2.2 温度场的数学模型
3.2.3 电磁场与温度场有限元仿真计算原理
3.3 有限元仿真模型
3.3.1 仿真方案的确定
3.3.2 有限元几何模型
3.3.3 网格划分
3.3.4 材料属性设置
3.3.5 边界条件设置
3.4 凸面感应加热温度场仿真研究
3.5 凹面感应加热温度场仿真研究
3.6 本章小结
第四章 响应曲面试验分析
4.1 响应曲面法的基本原理
4.2 响应曲面法试验设计方法
4.3 响应曲面模型
4.4 响应曲面试验设计与分析
4.4.1 试验设计
4.4.2 回归模型及显著性试验
4.4.2.1 响应曲面可信度分析
4.4.2.2 模型检验
4.4.3 平均钎焊温度和极差响应曲面分析
4.4.3.1 平均温度响应曲面
4.4.3.2 极差响应曲面
4.4.4 试验验证
4.4.4.1 影响因素水平值优化
4.4.4.2 成形砂轮感应加热试验
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要研究结论和创新点
5.2 下一阶段研究展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速磨削用单层钎焊CBN砂轮及其磨削性能[J]. 李奇林,徐九华,苏宏华,丁凯,雷卫宁. 工具技术. 2016(10)
[2]基于响应曲面法与离散元法的破碎过程能耗仿真分析[J]. 黄鹏鹏,李成,胡明亮. 机械设计与制造. 2016(10)
[3]树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究[J]. 刘杰,曹剑锋,孙正斌,刘猛. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(04)
[4]砂带磨削技术研究进展与发展方向[J]. 刘鹏展,邹文俊,彭进. 山东工业技术. 2016(18)
[5]基于响应曲面法的钛合金TC21铣削参数优化[J]. 闫东平,姜彬. 工具技术. 2016(08)
[6]表面结构化砂轮磨削加工技术研究进展[J]. 郭兵,金钱余,赵清亮,吴明涛,曾昭奇. 哈尔滨工业大学学报. 2016(07)
[7]有序化砂轮的研究现状及进展[J]. 陈超,龚艳丽,颜亮,邓朝晖,伍俏平. 现代制造工程. 2015(12)
[8]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌. 实验室研究与探索. 2015(08)
[9]超高频感应连续钎焊立方氮化硼磨粒的界面反应机理[J]. 李奇林,苏宏华,徐九华,雷卫宁. 中国有色金属学报. 2015(06)
[10]磨粒有序排布的电镀CBN砂轮磨削表面粗糙度仿真[J]. 周生合,王军,吕玉山,张洪雷. 工具技术. 2015(05)
博士论文
[1]超高频连续感应钎焊高速砂轮[D]. 李奇林.南京航空航天大学 2013
[2]高频感应钎焊金刚石砂轮的基础研究[D]. 徐正亚.南京航空航天大学 2008
[3]镍基高温合金高效磨削用单层钎焊立方氮化硼砂轮的研制[D]. 丁文锋.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]超高频感应钎焊单层超硬磨料成形砂轮研制[D]. 童欣.南京航空航天大学 2015
[2]基于感应加热的局部模腔温度场数值模拟与实验研究[D]. 王祖明.上海交通大学 2012
[3]高频感应钎焊金刚石砂轮磨削硬质合金YG6试验研究[D]. 陈正军.南京航空航天大学 2008
本文编号：3203101
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