切削SiCp-Al復(fù)合材料表面缺陷形成機制及控制方法研究.pdf

1、SiCp/Al復(fù)合材料以其優(yōu)良的物理特性已經(jīng)在航空航天、軍事、汽車和電子等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。但是切削加工過程中，由于SiC增強顆粒的存在大大降低了SiCp/Al復(fù)合材料的可加工性能，而且得到的加工表面質(zhì)量較差，因此近些年SiCp/Al復(fù)合材料的切削加工技術(shù)得到了極大的關(guān)注。本文通過有限元仿真對SiCp/Al復(fù)合材料表面缺陷的形成機制進行了研究分析，并且采取表面粗糙度作為評價標準來進一步研究其表面缺陷的形成機制，即通過控制切削用量

2、對表面粗糙度大小進行研究，從而達到對表面缺陷控制方法研究的目的。
　　本研究基于有限元分析軟件ABAQUS對SiCp/Al復(fù)合材料的切削過程進行仿真分析，分別定義Al基體和SiC顆粒的材料屬性，從微觀角度建立SiCp/Al復(fù)合材料的有限元模型，分析了SiCp/Al復(fù)合材料表面應(yīng)力的分布情況，模擬分析了SiCp/Al復(fù)合材料切屑和表面缺陷的形成過程；其次，基于正交試驗法對SiCp/Al復(fù)合材料進行4因素4水平切削加工正交實驗，得到各

3、切削參數(shù)在不同水平時的表面粗糙度值，為后面的研究分析提供現(xiàn)實依據(jù)；然后，建立SiCp/Al復(fù)合材料表面粗糙度的兩種預(yù)測模型，即指數(shù)方程和多元回歸方程，基于切削實驗的結(jié)果來計算出兩種預(yù)測模型的各個參數(shù)，最終確立了表面粗糙度的兩種預(yù)測模型；最后，基于田口方法對切削實驗結(jié)果和兩種預(yù)測模型的計算結(jié)果進行信噪比對比分析，研究各個切削參數(shù)在各水平時對表面粗糙度的影響程度，從而進一步優(yōu)化切削參數(shù)獲得最優(yōu)參數(shù)組合。結(jié)果表明：在有限元分析中，SiCp/A

4、l復(fù)合材料表面缺陷的形成主要是由于SiC顆粒的運動引起的，SiC顆粒在加工表面的滑移、SiC顆粒的脫落以及SiC顆粒在Al基體內(nèi)的轉(zhuǎn)動都會造成表面缺陷的形成，在加工表面形成微裂紋、孔洞和犁溝等表面缺陷；兩種表面粗糙度預(yù)測模型的計算結(jié)果與切削實驗結(jié)果基本一致，且偏差較小，說明本文所建立的兩種表面粗糙度預(yù)測模型都是正確的，而且多元回歸方程預(yù)測模型的計算結(jié)果比指數(shù)方程預(yù)測模型的計算結(jié)果更接近切削實驗結(jié)果，因此多元回歸方程更加有利于進行表面粗糙