第一切削变形区中SiC增强相的重定向研究

介绍了切削SiC非连续增强铝基复合材料时第一切削变形区的材料变形情况,推导了SiC增强相的转角公式,并用试验结果验证了SiC增强相的重定向现象。结果表明,第一切削变形区中的SiC增强相发生了重新定向运动,转向了铝基体的纤维化方向,转角大小会因SiC增强相在第一切削变形区中的具体位置和原位向的不同而存在差异。SiC增强相重定向后并不与剪切面重合,而是成一定角度。第一切削变形区的宽度与切削铝基体材料相比要大。

切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态及机理

为研究切削SiC增强铝基复合材料时刀具的磨损形态和机理,采用硬质合金和聚晶金刚石(PCD)刀具进行了各切削工况下的切削试验。用爆炸式快速落刀装置获取切屑根,研究了前刀面的磨损部位。借助扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),检测分析了前、后刀面的磨损形态和成分组成,并进一步研究了磨损机理。结果表明:切削刀具的主要磨损部位发生在后刀面,磨损机理是磨料磨损;前刀面临近刃口区域首先产生由SiC增强相引起的磨料磨损,该区域随后由机械镶嵌生成积屑瘤,积屑瘤脱落后导致产生黏结磨损。黏结磨损的程度较轻,没有形成月牙洼型。前刀面离刃口稍远的区域(积屑瘤尾部后面)会同时产生由切屑底层SiC增强相引起的再次磨料磨损,磨料磨损的主要机理是'微切削'。

SiC增强铝基复合材料的切屑形貌与变形

SiC增强铝基复合材料切削时的切屑形貌和变形系数是确定切削变形程度的重要手段,是计算其它切削过程参数的来源。通过采用硬质合金和聚晶金刚石PCD刀具车削SiC增强铝基复合材料,观察切屑形貌的SEM图片,检测切屑变形尺寸,计算切屑变形系数。结果表明,正常切削条件下切屑形态为节状锯齿形,且锯齿顶角约为45°;切削速度对变形系数的影响曲线呈驼峰型,即在积屑瘤生长阶段,增大切削速度会减小变形系数,而在积屑瘤消退阶段,增大切削速度会增大变形系数;随着进给量和刀具前角的增加,变形系数都会相应地减小。

增强相对铝基复合材料超精密加工表面的影响

采用聚晶金刚石（PCD）刀具对SiC增强铝基复合材料进行超精密车削加工试验,基于原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和Talysurf-6型轮廓仪对加工表面进行检测和分析.结果表明,S iC增强相的切削变形机理对超精密级加工表面的影响重大（粗糙度Ra为0.025μm）.若增强相在解理面直接被切削刀具切断,则SiC增强相附近区域的表面粗糙度值范围为6~10 nm,故产生超精密级加工表面的可能性大;若增强相以拔出或压入的机理进行切削变形,则不易获得超精密级加工表面.较高的切削速度、较小的进给量、较小的刀具钝圆半径和较大的PCD刀具晶粒度都有助于获得超精密级的加工表面,而背吃刀量对其影响很小.SiC增强相的体积分数和类型也是影响超精密级表面质量的重要因素,增强相体积分数越高,表面质量越差,晶须增强铝基复合材料较颗粒增强铝基复合材料可获得更好的表面质量.