各向同性热解石墨精密切削刀具磨损机理的研究

发布时间：2017-09-27 22:18

  本文关键词：各向同性热解石墨精密切削刀具磨损机理的研究

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【摘要】：作为一种新型高性能石墨材料,各向同性热解石墨具有密度小,抗热冲击性好,热膨胀系数低,良好的自润滑性,低而稳定摩擦系数等一系列优点,在精密机械、船舶制造、航空航天等领域得到了广泛应用。由于各向同性热解石墨的硬度高、脆性大等特点,在加工过程中容易产生崩边、表面凹坑等加工质量问题,各向同性热解石墨切屑具有较高的磨蚀性,在切削加工过程中会造成刀具剧烈磨损。以上这些因素制约了其进一步的推广和应用。论文以各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损机理为出发点,利用各向同性热解石墨车削试验,对比分析了硬质合金刀具、聚晶金刚石刀具和单晶金刚石刀具磨损形貌及磨损过程,研究了这三种刀具的磨损机理以及聚晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨过程中石墨转移膜的形成机理。首先,利用硬度压痕试验,对各向同性热解石墨进行了硬度方面的检测分析,研究了不同载荷下各向同性热解石墨材料硬度值的变化情况,分析了材料硬度值存在的尺寸效应问题。其次,采用相同的切削参数和刀具几何参数,分别利用硬质合金刀具、聚晶金刚石刀具和单晶金刚石刀具进行各向同性热解石墨材料切削试验。以切削距离作为唯一变量,观察了不同切削距离下刀具磨损形貌、磨损过程,检测试件已加工表面粗糙度,综合刀具磨损形貌、各向同性热解石墨材料特性和刀具材料特性等多方面因素,研究了三种刀具磨损机理。最后,针对聚晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨过程中出现的石墨转移现象,研究了石墨转移膜形成过程及形成机理,分析了影响石墨转移膜成膜质量的关键因素,讨论了石墨转移膜的形成对表面加工质量和切削力的影响。
【关键词】：各向同性热解石墨 压痕试验 金刚石刀具 磨损机理 石墨转移膜
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 主要符号表12-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 课题研究背景及意义13-15
• 1.1.1 研究背景13-15
• 1.1.2 课题的研究意义15
• 1.2 各向同性热解石墨15-18
• 1.2.1 各向同性热解石墨的制备15-16
• 1.2.2 各向同性热解石墨的性能及微观形貌16-18
• 1.3 石墨材料切削加工刀具磨损研究现状18-19
• 1.3.1 国内研究现状18-19
• 1.3.2 国外研究现状19
• 1.4 石墨转移膜研究现状19-20
• 1.4.1 国内研究现状19-20
• 1.4.2 国外研究现状20
• 1.5 课题来源以及主要研究内容20-22
• 1.5.1 课题来源20
• 1.5.2 主要研究内容20-22
• 第2章 各向同性热解石墨硬度压痕试验中的尺寸效应22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 压痕试验22
• 2.3 样品制备及压痕设备22-23
• 2.4 结果与讨论23-27
• 2.4.1 压痕形貌23-25
• 2.4.2 硬度压痕尺寸效应25-26
• 2.4.3 比例试样阻力模型分析26-27
• 2.5 逆压痕尺寸效应形成过程的理论分析27-29
• 2.6 本章小结29-31
• 第3章 硬质合金刀具磨损机理31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 试验设计与规划31-33
• 3.2.1 切削参数的选择31
• 3.2.2 试验机床及检测设备31-33
• 3.2.3 硬质合金刀具33
• 3.3 硬质合金刀具磨损形貌以及磨损过程33-35
• 3.4 硬质合金表面加工质量35-36
• 3.5 硬质合金刀具磨损规律36-37
• 3.5.1 磨粒磨损36-37
• 3.5.2 切削刃崩刃37
• 3.6 本章小结37-39
• 第4章 单晶金刚石刀具磨损机理39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 试验设计与规划39-40
• 4.3 单晶金刚石刀具磨损形貌以及磨损过程40-43
• 4.4 单晶金刚石表面加工质量43-45
• 4.5 单晶金刚石刀具磨损特性45-48
• 4.5.1 磨粒磨损45-46
• 4.5.2 切削刃崩刃46
• 4.5.3 氧化磨损46-47
• 4.5.4 解理磨损47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 聚晶金刚石刀具磨损机理49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 试验设计与规划49-50
• 5.3 聚晶金刚石刀具磨损形貌以及磨损过程50-53
• 5.4 聚晶金刚石刀具表面加工质量53-55
• 5.5 聚晶金刚石刀具磨损特性55-57
• 5.5.1 磨粒磨损55-56
• 5.5.2 切削刃崩刃56
• 5.5.3 氧化磨损56-57
• 5.6 本章小结57-59
• 第6章 石墨转移膜形成机理分析59-67
• 6.1 引言59
• 6.2 石墨转移膜形成过程研究59-61
• 6.2.1 石墨转移膜形成过程的模型分析59-61
• 6.2.2 石墨转移膜形成的验证分析61
• 6.3 石墨转移膜形成机理分析61-64
• 6.3.1 石墨晶体结构61-62
• 6.3.2 材料组织缺陷62-63
• 6.3.3 环境氛围63
• 6.3.4 石墨材料粒度63-64
• 6.3.5 石墨材料密度64
• 6.4 石墨转移膜对切削过程的影响64-66
• 6.4.1 表面加工质量64-65
• 6.4.2 切削力65-66
• 6.5 本章结论66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文73

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本文编号：932219