Si_(3)N_(4)陶瓷球研磨轨迹分析及其对表面质量的影响机制

目的明确在相同的研磨液配比、磨料类型,不同的研磨盘转速、研磨装置施加的载荷、磨粒粒径下,陶瓷球研磨轨迹对陶瓷球表面质量的影响,确定锥形研磨法加工的氮化硅陶瓷球的最优研磨参数,提高陶瓷球的表面质量。方法首先建立研磨盘和氮化硅陶瓷球的相对运动模型,利用MATLAB模拟不同研磨参数的下氮化硅陶瓷球的研磨轨迹,分析得到研磨参数和研磨轨迹的变化关系;再利用锥形研磨装置进行单因素实验验证,参与实验的3个变量设定为磨粒型号(粒径)、研磨盘转速和研磨装置施加载荷,将实验结果取样,通过粗糙度仪测量球体的表面粗糙度,用扫描电镜和超景深三维显微镜检测研磨后的陶瓷球表面形貌,结合仿真分析和实验结果探究研磨参数对加工后表面质量的影响。结果将不同仿真轨迹下得到的研磨参数变化规律与实验结果相结合,得到了最佳的研磨参数,即研磨盘转速为50 r/min,施加的载荷为1.30 N,磨粒类型为W7。在此条件下得到的陶瓷球表面的粗糙度为0.0096μm,基本能达到实际生产中对G3级精度全陶瓷球的质量要求。结论陶瓷球的表面质量受到研磨盘转速、研磨装置施加载荷及磨粒粒径的影响较大,由仿真分析和实验结合可知,在研磨过程中随着磨粒粒径的减小,以及研磨盘转速和载荷的下降,陶瓷球的研磨轨迹趋于稀疏,表面粗糙度Ra呈下降趋势。研磨氮化硅陶瓷球时取粒径较小的磨粒,以较低的研磨盘转速和较小的研磨装置施加载荷有利于提高其表面质量。此研究成果对提高陶瓷球的表面质量具有重要的指导意义。

氮化硅陶瓷球研磨过程中磨损形式的研究

为掌握不同研磨条件下氮化硅(S i3N4)陶瓷球表面的磨损形式,在球-盘式磨损实验装置上,采用不同载荷及磨料粒度和浓度的碳化硼(B4C)磨料进行了磨损实验.通过显微镜观察陶瓷球表面确定其磨损形式,并绘制了磨损形式与载荷及磨料浓度的关系图.研究发现磨损形式与磨粒粒径关系不大;载荷较大或磨粒浓度较低时氮化硅陶瓷球表面发生二体磨损,反之则产生三体磨损.建立了磨损"接触刚度"理论公式,计算确定了实验条件下氮化硅陶瓷球磨损形式的转换点数值为20."接触刚度"小于20时,氮化硅陶瓷球表面发生二体磨损,反之则产生三体磨损.由此可预测不同研磨条件下氮化硅陶瓷球的磨损形式.

氮化硅陶瓷球精加工表面缺陷的研究

将3种不同直径的氮化硅球坯采用循环加工方法研磨成G5级轴承用陶瓷球。研究了研磨过程中陶瓷球的磨损行为并将磨损缺陷按光学显微镜下的形貌分成5类。采用扫描电子显微镜观察分析各种缺陷并用陶瓷材料断裂力学解释凹坑与裂纹缺陷的形成。研究结果表明,异常的磨粒作为尖锐压头产生凹坑。各种裂纹主要是由起钝压头作用的上研磨盘产生的。材料的晶体结构变化产生雪花缺陷,雪花缺陷抵抗磨粒磨损的能力较差。精研过程中不正确的加工压力和没有破碎的硬磨粒产生擦伤和划痕缺陷。提高球坯圆度,降低粗研加工的载荷和速度可以减少裂纹缺陷。提高磨粒质量可以减少精研中各种机械加工缺陷。

陶瓷球的超声振动研磨

为提高陶瓷球研磨加工效率，提出了一种新的研磨方法，即超声振动研磨法．通过对氮化硅陶瓷球进行超声振动研磨试验表明，该法与传统研磨法相比具有较高的效率，据此提出了M点研磨法与N点研磨法．

氮化硅陶瓷球的研磨工艺

介绍氮化硅陶瓷球的研磨工艺，论述研磨压力、研磨速度、研磨盘粒度对陶瓷球加工效率及其表面粗糙度的影响关系．根据试验结果探讨氮化硅陶瓷球的研磨机理．

氮化硅陶瓷柱塞套油孔的超声振动加工

有限元分析表明,与金属柱塞偶件相比,性能良好的热压烧结氮化硅陶瓷柱塞偶件具有十分优异的性能,能够有效地提高发动机油泵的性能,然而陶瓷材料的高硬度和脆性使其加工特别困难,特别是小孔的加工更加困难。在综合分析小孔加工方法的基础之上,选用超声振动加工技术对氮化硅陶瓷柱塞套油孔进行加工,制定了柱塞套的加工工艺规程,设计了专用夹具和加工工具,对进出油孔和润滑油孔的加工进行了详细介绍。通过数码显微镜观察发现,超声振动加工得到的陶瓷柱塞套油孔质量非常好,与金属柱塞套油孔相比,陶瓷柱塞套油孔的入口质量更好。

高精度氮化硅陶瓷球批量加工研磨工艺研究

为解决高精度氮化硅陶瓷球批量研磨加工的问题,将超精密研磨技术应用到氮化硅陶瓷球的加工实验中。开展了研磨过程的分析,建立了不同研磨阶段陶瓷球球度、表面质量及材料去除率与所选不同大小粒度磨料之间的关系,并提出了对比分析的方法,在通过专业设备检测的基础上对成品球球度、表面粗糙度和振动值进行了评价。研究结果表明,氮化硅陶瓷球能够批量生产且球度达到0.062μm以下,表面粗糙度达到1.48 nm以下,振动值达到24 dB以下,实现了批量生产G3级氮化硅陶瓷球的目的。

氮化硅陶瓷球研磨去除机制试验与仿真研究

为研究研磨过程中氮化硅陶瓷球的材料去除形式及磨损行为,结合陶瓷材料动态压痕断裂力学理论,进行陶瓷球研磨加工试验,采用超景深三维显微镜和扫描电镜对研磨后陶瓷球表面进行观察,同时建立单颗金刚石磨粒冲击作用有限元模型并进行仿真研究。试验结果表明:氮化硅陶瓷球表面材料去除以脆性断裂去除和粉末化去除为主,陶瓷球表面残留有大量贝壳状缺陷和呈簇状随机分布的粉末化材料区域;研磨过程中,陶瓷球表面存在擦伤、划伤和凹坑等缺陷;磨粒冲击作用时,表面材料会受微切削作用产生破碎去除,同时也会受挤压作用产生脆性断裂去除,当磨粒以滚动方式作用在陶瓷球表面时,陶瓷球表面更容易形成粉末化去除,且材料去除率更高。仿真结果表明:各磨粒冲击作用方式产生的最大等效应力由大到小的顺序为滚动磨粒变切深、滚动磨粒定切深、磨粒挤压、滑动磨粒定切深,其中,滚动磨粒变切深产生的亚表面裂纹最深。

纺织专件高速高效化探讨

为了适应纺纱生产高速高效化的发展趋势,提高锭子和轴承的速度、效率、寿命,降低系统噪声和振动,分析了高速节能锭子的设计、制造要求,结构特点,速度,能耗及衡阳新型锭子的优点;高速转杯轴承的结构及其围绕结构采用新材料、新技术进行改进的产品试验对比;重点阐述了应用PEEK和CF(碳纤)作为轴承外环和承板的新型纺锭轴承在耐热性能、耐磨性能,自润滑性及吸振性能方面的优势。通过试验对比,指出:高速锭子是细纱高速高效化的核心,上轴承小型化,下轴承采用平面止推轴承和径向滑动轴承,采取防飞油措施,并具有良好的吸振性能,易维护;转杯轴承防噪减振、降低温升并提高寿命;纺锭轴承应采取自润滑措施,并提高其耐热性、耐磨性、耐疲劳性。

陶瓷滚子超声振动辅助磨削装置设计与试验

针对超声辅助超精研磨陶瓷滚子的技术需求,基于简谐振动基本原理和波动方程,设计了超声振动的阶梯形超声变幅杆,研发了适用于陶瓷滚子超精加工试验机的点接触式超声振动辅助装置。利用试验机,研究了超声电源电流对陶瓷滚子表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并进行了超声加工超精研磨影响对比试验。结果表明:文中所研发的超声振动装置安装简便,工作可靠;与普通超精加工相比,超声复合加工在改善工件表面质量的同时,加工效率有显著提升。