各向同性熱解石墨精密可切削性研究.pdf

1、各向同性熱解石墨因為其重量輕、高導(dǎo)熱率、低摩擦系數(shù)、低線膨脹系數(shù)、高耐熱性、高耐熱震性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點逐漸被應(yīng)用于航空發(fā)動機渦輪軸密封件當(dāng)中。但各向同性熱解石墨是典型的脆性材料，在加工過程中易出現(xiàn)邊緣碎裂、加工表面質(zhì)量差、成品率低、刀具磨損嚴重等現(xiàn)象。采用新的加工方法對其進行加工，是提高其生產(chǎn)率和表面質(zhì)量的關(guān)鍵。
　　對各向同性熱解石墨納米力學(xué)性能的研究，是實現(xiàn)其精密可切削性的基礎(chǔ)。本文借助于納米壓痕試驗，通過對其載荷-位

2、移曲線的分析，得到其彈性性能(彈性模量E)和塑性性能(納米硬度H)。同時利用得到的材料力學(xué)性能的參數(shù)，基于圣維南定理建立了各向同性熱解石墨的三維壓痕仿真模型；通過有限元軟件ABAQUS對其納米印壓過程進行有限元仿真，得到了其塑性性能，以及加載卸載過程中應(yīng)力的分布的情況。
　　本文首先通過采用斷裂力學(xué)和位錯力學(xué)相結(jié)合的方法，利用MATLAB軟件模擬石墨晶體在不同載荷條件下的裂紋和位錯的作用過程。利用該模擬結(jié)果，還研究了刀具前角對各向

3、同性熱解石墨晶體脆塑轉(zhuǎn)變的影響，得到了金剛石刀具的最佳前角，并通過試驗驗證了研究結(jié)果。
　　其次通過精密切削試驗，得到了切削速度、進給量和切削深度對表面粗糙度和切削力的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明，進給量對表面粗糙度的影響最大，而且切削力和表面粗糙度都隨著進給量的減小而減小。
　　刀具的磨損直接影響到其表面質(zhì)量，進而影響其作為密封環(huán)的使用性能。本文最后通過單因素試驗，對金剛石刀具在不同時刻的磨損情況進行相應(yīng)的研究，得到了刀具磨損以