超音速火焰噴涂WC-Co涂層高速-超高速磨削試驗(yàn)研究.pdf

1、超音速火焰噴涂WC-Co涂層具有低空隙率、高結(jié)合強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵零部件的表面工程以及尺寸和精度的修復(fù)等領(lǐng)域。然而該系列涂層材料具有的較高的硬度、耐磨性以及較差的導(dǎo)熱性成為其加工效率和質(zhì)量提高的瓶頸。研究表明，高速/超高速磨削技術(shù)是實(shí)現(xiàn)硬脆難加工材料高效低損傷加工的有效途徑。為了分析該涂層材料高速/超高速的磨削性能、表面質(zhì)量和材料去除機(jī)理，本文采用三片砂輪對(duì)超音速火焰噴涂WC-17Co涂層進(jìn)行了磨削試驗(yàn)

2、研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)對(duì)磨削力進(jìn)行了采集和分析，根據(jù)熱電偶工況設(shè)計(jì)并制作了熱電偶信號(hào)調(diào)理器并采用夾式人工熱電偶測(cè)量磨削溫度，使用X射線衍射儀測(cè)量了涂層表面殘余應(yīng)力，研究了不同工藝參數(shù)對(duì)涂層磨削力和磨削溫度的影響，探討了磨削溫度與殘余應(yīng)力的內(nèi)在聯(lián)系。
　　(2)觀測(cè)和分析了不同工藝參數(shù)條件下磨削的涂層表面微觀形貌、表面粗糙度以及表面/亞表面損傷的狀態(tài)和變化規(guī)律，探討了材料的去除機(jī)理，分析了磨削參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響

3、，揭示了最大未變形切屑厚度與亞表面損傷層深度的內(nèi)在聯(lián)系。
　　(3)初步開(kāi)發(fā)了一種基于熱像檢測(cè)與分割技術(shù)的砂輪堵塞檢測(cè)方法和裝置，分析了采用閾值分割、邊緣檢測(cè)和區(qū)域生長(zhǎng)三種方法對(duì)砂輪堵塞熱像圖進(jìn)行分割的效果和適用性，對(duì)比熱像法和顯微照相法檢測(cè)結(jié)果的差異，探討了熱像法的誤差來(lái)源。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)隨著砂輪線速度的提高，切向磨削力先快速下降后緩慢上升，法向磨削力逐漸下降，磨削溫度逐漸升高并導(dǎo)致殘余應(yīng)力由壓應(yīng)力

4、轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力;隨著工作臺(tái)速度的提高和磨削深度的增加，磨削力逐漸增大;而砂輪Ⅲ法向磨削力的大小和變化趨勢(shì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，原因在于該砂輪受磨削高溫影響，磨粒大量脫落、磨削性能變差。
　　(2)在實(shí)驗(yàn)采用的磨削參數(shù)范圍內(nèi)，涂層材料的去除方式是脆性去除與塑性去除并存的，并且脆性去除占主導(dǎo)地位;提高砂輪線速度，涂層表面粗糙度逐漸減低，材料延性域去除跡象增多，而提高工作臺(tái)速度和增大切深，涂層表面粗糙度和表面微觀形貌均未發(fā)生明顯變化。
　　

5、(3)涂層表面/亞表面損傷形式主要表現(xiàn)為表面劃痕、表層材料破碎和表面/亞表面裂紋，砂輪Ⅰ所磨涂層表面/亞表面損傷主要表現(xiàn)為表層材料破碎，砂輪Ⅱ所磨涂層表面/亞表面損傷主要表現(xiàn)為裂紋，砂輪Ⅲ低速磨削時(shí)涂層表面/亞表面損傷以裂紋為主，而高速/超高速磨削損傷以表面劃痕和表層材料破碎為主;隨著最大未變形切屑厚度增加，砂輪Ⅰ、Ⅱ亞表面損傷層深度增加，而砂輪Ⅲ的卻減小，原因在于砂輪Ⅲ高速/超高速磨削時(shí)法向磨削力異常。
　　(4)熱像法能夠初步