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杯形砂轮旋转超声磨削SiCp/Al复合材料表面微观形貌预测与试验
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作者 邱俊宇 秦慧斌 +1 位作者 冯毅 贺牧 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第1期67-74,共8页
SiCp/Al复合材料具有优异的综合性能,在高科技制造领域得到了广泛应用,但其硬度高、加工困难。杯形砂轮旋转超声磨削常被用来端磨硬脆材料表面,但大尺寸杯形砂轮的谐振模态多样、加工机理复杂,凭经验难以预判磨削后工件的表面微观形貌... SiCp/Al复合材料具有优异的综合性能,在高科技制造领域得到了广泛应用,但其硬度高、加工困难。杯形砂轮旋转超声磨削常被用来端磨硬脆材料表面,但大尺寸杯形砂轮的谐振模态多样、加工机理复杂,凭经验难以预判磨削后工件的表面微观形貌和粗糙度。为此,该文基于数值模拟方法,以杯形砂轮磨粒随机分布为原则,在MATLAB中建立了数值仿真模型,推导了旋转超声磨削磨粒的运动方程,预测了磨削试件的表面微观形貌与粗糙度。最后,以SiCp/Al复合材料为磨削对象,对比仿真与试验结果,验证了仿真模型的有效性。该方法可为杯形砂轮旋转超声磨削最优化参数的选择提供参考,并实现高质量、高效率和低成本的磨削。 展开更多
关键词 旋转超声磨削 SICP/al复合材料 仿真 表面形貌 表面粗糙度
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CNTs/Al复合材料磨削表面质量仿真及实验研究
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作者 恽大可 高奇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第5期161-167,共7页
碳纳米管作为增强相的加入会使碳纳米管铝基复合材料(CNTs/Al)在磨削过程中产生不同的表面缺陷,为了探究其磨削机理和不同的去除方式,对CNTs/Al复合材料进行仿真和磨削实验研究。结果表明,磨削加工后铝基体表面会出现毛刺、凹坑、突起... 碳纳米管作为增强相的加入会使碳纳米管铝基复合材料(CNTs/Al)在磨削过程中产生不同的表面缺陷,为了探究其磨削机理和不同的去除方式,对CNTs/Al复合材料进行仿真和磨削实验研究。结果表明,磨削加工后铝基体表面会出现毛刺、凹坑、突起和沟壑等现象,碳纳米管的主要去除方式有压入基体、断裂和拔出等。通过正交实验分析可以得出影响加工表面粗糙度大小的磨削参数依次是砂轮线速度、进给速度和磨削深度。由单因素实验可知随着砂轮线速度增大,表面粗糙度变小;增大进给速度或磨削深度时,表面粗糙度会变大。选择砂轮线速度为30 m/s,进给速度为0.6 mm/min,磨削深度为10μm加工时,工件表面粗糙度最小。探究出CNTs/AL复合材料的磨削机理和磨削参数对表面质量的影响,在工业中对磨削加工时参数和方式的选择提供了依据,可以显著提高加工精度和生产率。 展开更多
关键词 CNTs/al复合材料 有限元仿真 磨削机理 表面缺陷 表面粗糙度
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基于单颗磨粒磨削的SiCp/Al材料去除机理研究 被引量:1
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作者 范磊 王娜 尹国强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第10期126-131,共6页
基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨... 基于单颗磨粒磨削的仿真和实验,研究了SiCp/Al复合材料的去除机理,并对体积分数为20%和55%的SiCp/Al材料加工表面/亚表面质量进行对比研究。通过建立单磨粒磨削SiCp/Al材料的有限元仿真模型,对材料的去除过程进行仿真模拟,研究了不同磨削深度对表面/亚表面质量的影响;通过单磨粒磨削实验验证了仿真结果的准确性,并深入研究体积分数分别为20%和55%的SiCp/Al材料的表面形貌,分析了Al基体与SiC颗粒的去除方式,此外,还研讨了SiC颗粒的塑性去除条件。最后,通过对磨屑形貌的分析,进一步研究了材料的去除机理。 展开更多
关键词 SICP/al复合材料 单磨粒磨削 材料去除机理 有限元仿真 表面/亚表面质量
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磨削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形成机制 被引量:8
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作者 于晓琳 赵文珍 +1 位作者 黄树涛 周丽 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第6期666-670,709,共6页
针对高体积分数SiCp/Al复合材料精密加工问题,研究了磨削加工高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌的形成机制.使用金刚石砂轮在干式和湿式两种磨削条件下对高体积分数SiCp/Al复合材料进行磨削实验研究,通过表面粗糙度仪对表面粗糙度进行... 针对高体积分数SiCp/Al复合材料精密加工问题,研究了磨削加工高体积分数SiCp/Al复合材料表面形貌的形成机制.使用金刚石砂轮在干式和湿式两种磨削条件下对高体积分数SiCp/Al复合材料进行磨削实验研究,通过表面粗糙度仪对表面粗糙度进行测量,运用扫描电镜对磨削加工的表面形貌进行观测研究.结果表明:该材料磨削表面的主要缺陷为SiC颗粒拔出、破碎、压入和Al基体的涂敷等,SiC颗粒的破碎和脱落是磨削加工该材料表面形成的主要机制.两种磨削条件下工件进给速度对表面粗糙度的影响比磨削深度更显著,湿式磨削无论是在工件已加工表面形貌和微观结构还是表面粗糙度上都好于干式磨削. 展开更多
关键词 SICP al复合材料 高体积分数 干式磨削 湿式磨削 金刚石砂轮 表面粗糙度 表面形貌 表面缺陷
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SiCp/Al复合材料的ELID精密加工工艺 被引量:4
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作者 关佳亮 朱磊 +2 位作者 陈玲 马新强 张孝辉 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期823-829,共7页
针对高体积分数SiCp/Al复合材料的加工难题,采用在线电解修整精密磨削加工工艺对其进行精密磨削实验研究.首先,通过建立单颗粒磨削模型,得到磨粒的最大变形磨屑厚度,进而利用Matlab软件,得到SiCp/Al复合材料塑性域磨削的试验参数范围.然... 针对高体积分数SiCp/Al复合材料的加工难题,采用在线电解修整精密磨削加工工艺对其进行精密磨削实验研究.首先,通过建立单颗粒磨削模型,得到磨粒的最大变形磨屑厚度,进而利用Matlab软件,得到SiCp/Al复合材料塑性域磨削的试验参数范围.然后,通过单因素试验探究磨削深度、砂轮转速以及工件移动速度对加工表面粗糙度的影响,利用正交试验最优参数与理论分析得到的塑性域磨削的试验参数范围进行对比,确定了最优工艺参数.最后,以最优试验参数对体积分数40%的SiCp/Al复合材料进行精密磨削加工,获得表面粗糙度Ra 0.030μm的加工表面.研究表明:应用ELID精密磨削加工工艺,采用W5铸铁基金刚石砂轮,当砂轮转速为1 500 r/min,磨削深度在0.1μm,工件移动速度为2 m/min时,磨削效果最佳. 展开更多
关键词 铝基碳化硅复合材料 电解修整磨削 表面粗糙度 磨削参数
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不同体积分数SiC_p/Al复合材料精密磨削试验研究 被引量:6
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作者 关佳亮 张龙月 +3 位作者 刘书君 杨洋 胡志远 张妤 《工具技术》 2019年第7期23-26,共4页
对体积分数为40%和60%的SiCp/Al复合材料进行ELID精密磨削试验。分析了体积分数对加工材料物理化学性能的影响;运用正交试验和极差分析方法探究了磨削深度、砂轮线速度、电解电流及占空比对磨削加工表面质量和精度的影响规律,并得到优... 对体积分数为40%和60%的SiCp/Al复合材料进行ELID精密磨削试验。分析了体积分数对加工材料物理化学性能的影响;运用正交试验和极差分析方法探究了磨削深度、砂轮线速度、电解电流及占空比对磨削加工表面质量和精度的影响规律,并得到优化工艺参数。采用相同优化工艺参数,对不同体积分数SiCp/Al复合材料进行ELID精密平面磨削试验,对所得到的加工样件表面质量、形貌和机械加工性能进行分析研究。试验结果表明:SiCp/Al复合材料ELID精密磨削加工表面质量和机械加工性能随着体积分数的增加而降低。采用ELID磨削技术可以实现对SiCp/Al复合材料的精密加工,加工样件的表面粗糙度为95nm和106nm。 展开更多
关键词 体积分数 SICP/al复合材料 ELID磨削技术 工艺参数优化 表面粗糙度
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SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究 被引量:2
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作者 孙宝玉 付兴豹 +1 位作者 袁旭 谷岩 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第6期713-719,共7页
针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的... 针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度ap以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度Sa值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度Sa值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和ap的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,ap=1μm,d=4.5μm。 展开更多
关键词 SICP/al复合材料 金刚石磨头 超声振动研磨 表面粗糙度
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高体积分数SiCp/Al复合材料平面磨削实验研究 被引量:3
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作者 赵雷 黄树涛 +2 位作者 周丽 许立福 于晓琳 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2011年第4期1-4,9,共5页
本文使用SiC砂轮和金刚石砂轮对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCP/Al复合材料进行了平面磨削实验,研究了磨削深度和工件进给速度对磨削力的影响,并利用扫描电镜对已加工表面形貌进行了研究。结果表明:使用SiC砂轮加工时,磨削力随磨削深度... 本文使用SiC砂轮和金刚石砂轮对颗粒尺寸大、体积分数高的SiCP/Al复合材料进行了平面磨削实验,研究了磨削深度和工件进给速度对磨削力的影响,并利用扫描电镜对已加工表面形貌进行了研究。结果表明:使用SiC砂轮加工时,磨削力随磨削深度的增加而增大;工件进给速度较低时,磨削力随工件进给速度增加而减小,当工件进给速度超过12 m/min后,磨削力随工件进给速度增加而增大。使用金刚石砂轮加工时,磨削力随磨削深度和工件进给速度的增加而逐渐增大。通过对磨削表面微观形貌的观察可以发现:复合材料中的SiC颗粒增强相主要发生脆性断裂,使用金刚石砂轮能获得较好的表面质量。 展开更多
关键词 SICP/al复合材料 平面磨削 磨削力 表面形貌
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基于NSGA-Ⅱ算法优化的SiC_(p)/Al复合材料超声磨削表面评价研究 被引量:2
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作者 郑伟 赵建设 +3 位作者 周明 袁金如 李沫 商志刚 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期199-205,共7页
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的机械物理性能,也是一种典型的难加工材料,加工表面易产生裂纹、凹坑等缺陷,使用表面粗糙度难以有效表征评价该类材料的表面加工质量。针对SiCp/Al复合材料加工表面质量表征评价困难的现状... 碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)具有优异的机械物理性能,也是一种典型的难加工材料,加工表面易产生裂纹、凹坑等缺陷,使用表面粗糙度难以有效表征评价该类材料的表面加工质量。针对SiCp/Al复合材料加工表面质量表征评价困难的现状,文章提出了综合反映SiCp/Al复合材料已加工表面形貌特点的特征参数Scr的概念,并以其为优化目标,基于NSGA-Ⅱ算法对SiCp/Al复合材料超声振动磨削加工进行了工艺参数优化,获得了优化工艺参数组合为主轴转速n=15000 rpm、进给速度vf=5 mm/min、磨削深度ap=15μm、超声振幅A=5μm。对工艺参数优化方法的有效性进行了实验验证,结果表明,采用优化后的工艺参数提高了SiCp/Al复合材料的加工表面质量,特征粗糙度能够有效表征SiCp/Al复合材料的加工表面质量。 展开更多
关键词 超声磨削 表面缺陷 SICP/al复合材料 特征粗糙度 NSGA-Ⅱ
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SiCp/Al复合材料超声磨削表面缺陷形成机理仿真研究 被引量:5
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作者 郑伟 刘岭 +3 位作者 张群 赵建设 崔国星 王其 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期793-800,共8页
对SiCp/Al复合材料超声磨削表面缺陷形成机理进行了仿真研究。研究结果表明,碳化硅颗粒的去除形式主要包括翻滚压入、破碎断裂和脱粘拔出3种。由于金刚石磨粒的推挤下压作用,碳化硅颗粒会出现应力集中现象,并由于与金刚石磨粒的相对位... 对SiCp/Al复合材料超声磨削表面缺陷形成机理进行了仿真研究。研究结果表明,碳化硅颗粒的去除形式主要包括翻滚压入、破碎断裂和脱粘拔出3种。由于金刚石磨粒的推挤下压作用,碳化硅颗粒会出现应力集中现象,并由于与金刚石磨粒的相对位置不同而出现翻滚压入、局部破碎断裂、完全破碎断裂和脱粘拔出现象。碳化硅颗粒的破碎断裂和脱粘拔出形成的凹坑是加工表面的主要缺陷形式。超声振动作用使得碳化硅颗粒更易以小切屑或塑性的方式去除。同时,超声振动作用有利于排屑,从而改善提高了已加工表面质量。仿真结果与实验结果吻合良好。 展开更多
关键词 超声磨削 表面缺陷 SICP/al复合材料 仿真 凹坑
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基于单颗金刚石磨粒磨削的SiC_(p)/Al复合材料仿真与试验研究 被引量:2
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作者 阳慧 姜炳春 +1 位作者 唐成 刘伟 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第12期103-109,共7页
本文主要开展了单颗金刚石磨粒磨削碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料的试验及三维有限元仿真研究。分析了SiC_(p)/Al复合材料磨削过程中磨削工艺参数对磨削力及表面形貌等的影响。分析结果表明,随着磨粒转速的增加,磨削力减小,Si... 本文主要开展了单颗金刚石磨粒磨削碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料的试验及三维有限元仿真研究。分析了SiC_(p)/Al复合材料磨削过程中磨削工艺参数对磨削力及表面形貌等的影响。分析结果表明,随着磨粒转速的增加,磨削力减小,SiC颗粒破碎现象有所缓解,铝基体的涂覆作用增强,表面形貌完整性好;随着磨削深度的增加,磨削力增大,SiC颗粒破碎明显增强,表面形成较多凹坑与孔洞,表面质量差。仿真结果与试验结果较吻合,说明该仿真模型可用于磨削工艺参数的优化分析。 展开更多
关键词 SiC_(p)/al复合材料 三维有限元仿真 单颗磨粒 磨削力 表面形貌
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原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面质量研究 被引量:1
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作者 张永强 周超羡 +2 位作者 林坤阳 汪文虎 蒋睿嵩 《航空制造技术》 2017年第17期101-106,共6页
原位自生TiB_2/Al复合材料具有密度小,比强度高,比模量大等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。为探索原位自生TiB_2/Al复合材料的磨削加工性能,选用单晶刚玉SA砂轮、白刚玉WA砂轮和CBN砂轮在不同磨削参数下对TiB_2/Al复合材料进... 原位自生TiB_2/Al复合材料具有密度小,比强度高,比模量大等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景。为探索原位自生TiB_2/Al复合材料的磨削加工性能,选用单晶刚玉SA砂轮、白刚玉WA砂轮和CBN砂轮在不同磨削参数下对TiB_2/Al复合材料进行磨削试验。首先研究了砂轮材质、转速、工件速度、磨削深度对工件表面粗糙度的影响规律;其次通过对工件表面形貌、磨屑形态、砂轮磨损的观测分析,探索了原位自生TiB_2/Al复合材料磨削表面成形机制;最后基于试验数据,给出了TiB_2/Al复合材料磨削工艺参数优选域。本研究可为颗粒增强金属基复合材料磨削加工提供基础理论支撑。 展开更多
关键词 TIB2/al复合材料 磨削 砂轮 表面粗糙度 磨屑形态
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碳化硅晶须增强铝复合材料扩散焊的研究──焊接表面状态对接头性能的影响
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作者 杜兴春 牛济泰 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第3期365-368,共4页
By using a Gleeble-1500 thermal and mechanical material testing machine, the authors have welded the Al-Matrix composites material by the diffusion welding method, and studied the effects of the surface treatment cond... By using a Gleeble-1500 thermal and mechanical material testing machine, the authors have welded the Al-Matrix composites material by the diffusion welding method, and studied the effects of the surface treatment conditions of the joint before welding on the joint performance and painted out there are a lot of the different surface treatment conditions. These influences and the influence excessively by high grinding of the surface of joints before welding are helpful to raising the strength of the joint in vacuum diffusion welding. The suitable grinding with suitable welding parameters, the joint strength can reach 90% of that of the base material, and also studied the reason thoroughly by using SEM. XRD. etc. 展开更多
关键词 晶须 复合材料 碳化硅 扩散焊
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某航天型号轴类工件的ELID精密磨削加工工艺技术研究 被引量:2
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作者 张孝辉 杨晶 +2 位作者 张加波 刘博 李光 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第6期52-55,共4页
为了探究SiCp/Al复合材料轴类工件精密加工的新途径,采用ELID精密超精密磨削加工技术,对其进行精密加工试验,并分析加工机理及试验影响因素。试验结果表明:砂轮转速、进给量、磨削深度和进给速度是影响表面加工质量的主要因素。当砂轮... 为了探究SiCp/Al复合材料轴类工件精密加工的新途径,采用ELID精密超精密磨削加工技术,对其进行精密加工试验,并分析加工机理及试验影响因素。试验结果表明:砂轮转速、进给量、磨削深度和进给速度是影响表面加工质量的主要因素。当砂轮转速在1500r/min、磨削深度是3μm和进给量为0.25μm时,磨削效果最佳,可以有效地提高加工效率,改善工件表面加工质量,得表面粗糙度Ra为0.163μm、圆柱度为0.85μm的已加工表面。 展开更多
关键词 SiCp/al材料 轴类零件 ELID磨削 表面粗糙度
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