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有序排布金刚石锯片的制备与磨粒磨损形态研究

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粉末冶金技术 2018年第2期36卷 118-123页

作者：王健张凤林牛亮周玉梅广东工业大学机电工程学院仲恺农业工程学院机电工程学院

采用一种新型阵列微孔吸附金刚石多层有序排布法制备了体积分数为20%的多层有序排布金刚石锯片,对比研究了多层有序排布金刚石锯片和随机分布金刚石锯片在加工罗源红花岗岩时的锯切电流和单颗金刚石磨粒所受的切向锯切力,对切割加工实... 详细信息

采用一种新型阵列微孔吸附金刚石多层有序排布法制备了体积分数为20%的多层有序排布金刚石锯片,对比研究了多层有序排布金刚石锯片和随机分布金刚石锯片在加工罗源红花岗岩时的锯切电流和单颗金刚石磨粒所受的切向锯切力,对切割加工实验后锯片中金刚石磨粒不同磨损形态进行了观察和统计,分析了金刚石有序排布对锯片切割性能及金刚石磨粒磨损特征的影响。结果表明,阵列微孔吸附有序排布金刚石锯片的锯切电流和单颗金刚石磨粒所受的切向锯切力比磨粒随机分布锯片低;在干切和湿切条件下,有序排布金刚石锯片的脱落磨粒占总磨粒比率比随机分布金刚石锯片低,宏观破碎和微破碎磨粒占总磨粒比率比随机分布金刚石锯片高。

关键词：有序排布金刚石锯片锋利度寿命磨粒磨损

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有序排布钎焊金刚石磨盘的实验研究

金刚石与磨料磨具工程 2014年第3期34卷 22-25,29页

作者：孟江雄肖冰王波袁卫南京航空航天大学机电学院南京210016

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q... 详细信息

将有序排布理论运用到钎焊技术,成功制备适合黑色金属、钢铁材料磨拋的新型工具—有序排布单层钎焊金刚石磨盘;将平面单颗磨粒有序排布方式与磨料群可控排布方式相结合,设计出一种新型磨盘顶端平面排布方式,并确定排布参数;对船用钢板Q345低合金高强度结构钢进行磨拋试验,对比分析新型钎焊金刚石磨盘与传统树脂砂轮片的磨削性能。结果表明:新型磨盘较树脂砂轮片噪音提高,磨屑规则(主要呈带状),磨粒以磨损失效为主,几乎无整颗磨粒脱落,磨削效率约为树脂砂轮片的1.5倍。

关键词：金刚石磨盘有序排布钢铁材料磨拋磨削效率

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有序排布精密电镀金刚石工具关键技术研究

有序排布精密电镀金刚石工具关键技术研究

作者：冯创举河南工业大学

学位级别：硕士

电镀金刚石工具是采用电沉积方法将金刚石磨料固结在金属基体上使金刚石磨料具有切削能力的工具。按照金刚石磨料在工具表面的分布状态,可将其分为有序排布和无序排布电镀金刚石工具。传统电镀金刚石工具属于无序排布,磨粒之间的距离大... 详细信息

电镀金刚石工具是采用电沉积方法将金刚石磨料固结在金属基体上使金刚石磨料具有切削能力的工具。按照金刚石磨料在工具表面的分布状态,可将其分为有序排布和无序排布电镀金刚石工具。传统电镀金刚石工具属于无序排布,磨粒之间的距离大小不一,容屑空间小,金刚石磨粒之间存在相互干扰和重复磨削现象;有序排布电镀金刚石工具的金刚石磨料在工作层中呈现规则分布,金刚石磨粒具有合理的间距,容屑空间增大,能够有效减少金刚石磨粒相互干扰和重复磨削,此外,金刚石磨粒有序分布能够提高金刚石利用率、降低磨削力、降低磨削温度和提高工件表面质量,因此广泛应用于精密和高效磨削加工中。本文主要对有序排布精密电镀金刚石工具的关键制造技术进行研究:1.磨粒有序排布技术(1)磨粒有序排布制造方法介绍了电镀工具的磨粒有序排布制造方法,论述了人工手植法、静电排布法和掩模法磨粒有序排布技术的基本原理、应用场合和特点,人工手植法具有适用形面复杂程度大、工艺流程简单和投资小等优点,确定采用人工手植法有序植砂,解决复杂形面电镀金刚石工具有序植砂的难题。(2)磨粒排布方式对常用的磨粒排布方式进行系统分析,论述了叶序排布、磨粒定向排布和特定图案排布三种排布方式对工具磨削性能的影响,叶序排布设计简单,排布合理,能够显著提高工具的磨削性能。2.精密复杂形面有序排布电镀金刚石磨削工具制造技术研究(1)精密复杂形面有序排布电镀金刚石磨削工具制造方法对比分析了内电镀法和外电镀法制造电镀金刚石工具的原理、工艺流程和特点,内电镀法具有制造工具精度高、金刚石磨粒等高性好和适用型面复杂程度大的优点,确定采用内电镀法制造有序排布精密电镀金刚石工具,并分析了内电镀法的工艺流程和特点。(2)手植法有序排布磨粒内电镀固砂技术(1)植砂首先,论述了常用胶体涂覆方法的原理、特点和应用场合,刷涂法具有适用形面复杂程度大、操作简单和无需遮蔽等优点,确定采用刷涂法涂覆导电胶;其次,实验研究了植砂器吸附压力、针头内径和金刚石粒度三者的匹配关系及其对植砂效率的影响,并分析了人工手植法的工艺流程和特点。(2)导电胶选择及对工具精度影响对比分析了不同导电粒子复合型导电胶的导电性和胶体稳定性,银导电胶具有导电性能好、制造工艺成熟和不怕氧化等优点,确定采用银导电胶,并实验研究了银导电胶的导电粒子粒径、粘度、粘结强度和固化收缩率对电镀金刚石工具精度的影响规律,确定导电胶最佳参数为:导电粒子的粒径6～9μm,粘度15000cp,粘结强度2.5MPa,固化收缩率0.2%。3.电镀金刚石工具磨削性能实验研究在1中分析排布方式对工具磨削性能影响的基础上,依据切削理论,计算工件表面粗糙度的理论公式,并对影响工件表面粗糙度的叶序参数进行研究,确定了叶序发散角α、叶序系数h和金刚石粒度对工件表面粗糙度的影响规律,为选择合理的叶序参数提供理论和试验依据。

关键词：有序排布叶序排布电镀金刚石工具表面粗糙度

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有序排布钎焊单层金刚石工具研究

有序排布钎焊单层金刚石工具研究

作者：何梦佳广东工业大学

学位级别：硕士

钎焊单层金刚石工具具有高出刃和高的金刚石结合强度，是一种新型的硬脆材料加工工具，而工具上金刚石磨料的有序排布被认为是改善工具性能和寿命的一个重要的发展方向，并引起了国内外研究者的关注。本文针对单层钎焊金刚石工具设计了... 详细信息

钎焊单层金刚石工具具有高出刃和高的金刚石结合强度，是一种新型的硬脆材料加工工具，而工具上金刚石磨料的有序排布被认为是改善工具性能和寿命的一个重要的发展方向，并引起了国内外研究者的关注。本文针对单层钎焊金刚石工具设计了电磁排布、静电排布、机械筛网自动排布、吸气筛网自动排布等四种金刚石磨料自动排布方案，对各方案中的装置进行了初步的结构设计。之后采用四种有序排布方式：纵横排布、同心圆排布、螺旋线排布、非规则均匀排布制备了钎焊单层金刚石磨削工具，并与随机排布的钎焊金刚石磨削工具进行了对比，研究不同排布方式对磨削过程中工具的磨损、被加工材料表面质量、磨削力特征的影响。最后研究了不同钎焊温度和保温时间下Ni-Cr合金与金刚石的界面微观结构。结果表明经20小时的磨削后，随机排布钎焊金刚石磨削工具失去加工能力，而其它四种有序排布磨削工具仍具有良好的磨削性能。有序排布的金刚石磨削工具的质量磨损和高度磨损都小于随机排布工具;当金刚石以有序排布中的螺旋线型排布时，主要以微破碎的方式磨损，而随机排布金刚石则容易以大块的宏观破碎磨损，其金刚石的切削刃很快被磨平而失去加工能力。在磨削的切入阶段，四种有序排布工具的磨削力较随机排布工具小，其磨削力的波动也较小;稳定磨削后，有序排布的磨削力也小于随机排布工具。在磨削深度增加时，同心圆排布和螺旋线排布两种工具的磨削力一直处于较小的状态。而随机排布磨削工具磨削力显著增大，有序排布中的纵横排布磨削工具的磨削力变化不大。Ni-Cr合金钎焊金刚石工具中金刚石与钎料合金之间出现了明显的过渡层，该过渡层中富含Cr元素;在金刚石磨粒边缘上也出现了石墨化层，石墨化层的厚度随钎焊温度升高而增加。

关键词：有序排布钎焊单层金刚石工具

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磨料有序排布金刚石锯片的加工性能试验研究

金刚石与磨料磨具工程 2012年第2期32卷 6-11页

作者：段端志肖冰赵海洋夏斯伟南京航空航天大学机电学院南京210016

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料... 详细信息

设计并制作了3组新型磨料有序排布烧结金刚石锯片和1组无序锯片,进行了635#花岗岩对比切割试验。对有序排布锯片的胎体磨损进行了分析,研究了金刚石浓度、锯片外径等因素对有序排布锯片锋利度与寿命的影响。研究发现:有序排布锯片边料层与中料层之间有个最佳金刚石浓度差,使得有序排布锯片具有最优的锋利度与寿命;有序锯片锋利度好于无序锯片,有序锯片切割性能较无序锯片稳定,有序排布锯片还可以减少金刚石浓度、节约金刚石用量、降低10%以上的金刚石材料成本。

关键词：有序排布金刚石锯片边料层与中料层锋利度与寿命

基于点胶法的磨料有序排布电镀砂轮制备方法研究

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组合机床与自动化加工技术 2021年第11期 128-133页

作者：杨天标崔仲鸣赫青山冯常财河南工业大学机电工程学院郑州450001

开展基于点胶法的超硬磨料有序排布电镀砂轮制造技术研究,介绍了有序排布方式、点胶法原理,分析了胶点对磨料粘接的影响,并设计了粘接上砂的装置;对点胶法的电镀工艺进行了工艺试验及优化,并对镀层磨料结合界面进行了分析;开展了有序排... 详细信息

开展基于点胶法的超硬磨料有序排布电镀砂轮制造技术研究,介绍了有序排布方式、点胶法原理,分析了胶点对磨料粘接的影响,并设计了粘接上砂的装置;对点胶法的电镀工艺进行了工艺试验及优化,并对镀层磨料结合界面进行了分析;开展了有序排布砂轮磨削性能试验研究,试验结果表明,采用点胶法制造的有序排布电镀CBN砂轮磨料镀层对磨粒具有足够的把持强度、磨削刃锋利,磨削力和磨削温度明显小于传统电镀CBN砂轮的磨削力和磨削温度。

关键词：超硬磨料有序排布磨削力磨削温度

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新型金刚石多层有序排布方法及其应用研究

新型金刚石多层有序排布方法及其应用研究

作者：牛亮广东工业大学

学位级别：硕士

金刚石磨具广泛应用于石材、硬质合金、工具陶瓷、光学玻璃、半导体材料等脆硬材料的加工,而金刚石磨料的有序排布被认为改善磨具锋利度和寿命的一个重要研究方向。现有的有序排布方法多存在工艺繁琐、效率低、产业化困难等问题。本文... 详细信息

金刚石磨具广泛应用于石材、硬质合金、工具陶瓷、光学玻璃、半导体材料等脆硬材料的加工,而金刚石磨料的有序排布被认为改善磨具锋利度和寿命的一个重要研究方向。现有的有序排布方法多存在工艺繁琐、效率低、产业化困难等问题。本文提出了一种新型金刚石磨料多层有序排布方法,即阵列微孔吸附多层有序排布。设计了一套磨粒有序排布装置,研究了阵列微孔吸附多层有序排布过程中吸附压强、微孔内径及磨粒粒径、辅助振动等因素对金刚石磨粒吸附和有序放料的影响规律。制备了花岗岩锯切金刚石锯片,研究了不同有序排布金刚石锯片对罗源红花岗岩锯切过程中的锋利度、锯片磨耗及加工表面质量的影响。分析了加工过程中单颗金刚石磨粒切向磨削力,并对金刚石磨粒的不同磨损状态进行了观察和统计。研究结果表明阵列微孔吸附装置吸附单颗金刚石磨粒的最小压强取决于金刚石粒径大小及微孔内径,且两者之前存在一个最佳匹配值;控制辅助振动频率和时间能够增强金刚石吸附效果。阵列微孔吸附装置在胎体粉末中的放料深度与微孔密度与粉末粒度有关,采用150-200目粉末及降低回程速度并对装置加以定量正压的方法可以解决有序放料过程中带粉等问题。在湿切状态下,有序排布金刚石锯片比无序排布锯片锋利度提高,锯片磨损减小,而在干切状态下差别并不明显。有序排布金刚石锯片单颗金刚石磨粒所受切向力比无序排布锯片降低,镀钛有序排布金刚石锯片切向力最小。锯切中的金刚石磨粒磨损状态包括：完整、微破碎、磨平、宏观破碎、脱落,有序排布金刚石锯片脱落磨粒百分比比无序排布锯片降低,镀钛有序排布金刚石锯片磨粒脱落率最低。

关键词：阵列微孔吸附有序排布金刚石锯片切割性能磨损状态

螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具加工铝合金的切削性能研究

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螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具加工铝合金的切削性能研究

作者：赵智航长沙理工大学

学位级别：硕士

铝合金在工业生产中应用极其广泛,特别是随着科学技术的高速发展,对铝合金的加工需求日益增多。然而,一般刀具对铝合金的切削加工中,加工效率高,但加工精度低;而传统砂轮对铝合金的磨削加工中,加工精度高,但加工效率极低。基于此矛盾,... 详细信息

铝合金在工业生产中应用极其广泛,特别是随着科学技术的高速发展,对铝合金的加工需求日益增多。然而,一般刀具对铝合金的切削加工中,加工效率高,但加工精度低;而传统砂轮对铝合金的磨削加工中,加工精度高,但加工效率极低。基于此矛盾,本文提出并制备了一种集砂轮和一般刀具优点于一身的新型纤维刀具,即用CBN-WC-10Co纤维代替传统砂轮磨粒,其纤维沿着刀具呈螺旋有序排布,并开展了 CBN-WC-10Co纤维与传统CBN砂轮、圆盘铣刀加工铝合金Al6061的对比性实验,从加工表面形貌、表面粗糙度、切削力、回弹率和材料去除率等方面进行了探讨和分析,为确保加工精度的同时提高铝合金的加工效率提供了一种新思路,对加工铝合金具有一定的现实意义。主要研究内容如下:(1)研究了螺旋有序排布纤维刀具的制备工艺:介绍了纤维刀具的制备,分析了螺旋有序排布纤维刀具的不同排布方式的优缺点,提出了螺旋有序排布纤维刀具的成型方法,探讨了分步成型和整体热压成型的优劣,从而确定了螺旋有序排布纤维刀具的制备工艺,制备了一种螺旋有序排布CBN-WC-10Co纤维刀具。(2)开展了螺旋有序排布纤维刀具与传统树脂结合剂CBN砂轮加工铝合金Al6061的对比试验研究。选择用砂轮转速、切削深度、工件速度三个加工参数来进行正交实验,得出相应的表面粗糙度、表面形貌、回弹率以及切削力等变化规律。实验结果表明,螺旋有序排布纤维刀具与普通CBN砂轮相比,螺旋有序排布纤维刀具的容屑空间大、材料去除率高,其表面粗糙度足以与传统CBN砂轮相媲美。(3)开展螺旋有序排布纤维刀具与传统圆盘铣刀加工铝合金A16061的对比试验研究。通过对加工转速、切削深度、工件速度三个加工参数进行正交实验,得出相应的表面粗糙度、表面形貌、材料去除率等变化规律。实验结果表明,螺旋有序排布纤维刀具与传统圆盘铣刀相比,加工表面质量比传统圆盘铣刀好,加工表面粗糙度低,其材料去除率小于传统圆盘铣刀。

关键词：刀具 CBN-WC-10Co纤维有序排布铝合金切削性能

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磨料有序排布电镀砂轮制备方法研究

磨料有序排布电镀砂轮制备方法研究

作者：杨天标河南工业大学

学位级别：硕士

由于传统砂轮工作层的磨料是无序排布的,存在冗余磨料,会导致磨料分布不均且相互干涉,影响砂轮的锋利度和携带冷却液的能力,容易导致磨削力和温度的升高。磨料有序排布砂轮的磨料是有序排布在磨削层或工作表面,这样就有效地避免了冗余磨... 详细信息

由于传统砂轮工作层的磨料是无序排布的,存在冗余磨料,会导致磨料分布不均且相互干涉,影响砂轮的锋利度和携带冷却液的能力,容易导致磨削力和温度的升高。磨料有序排布砂轮的磨料是有序排布在磨削层或工作表面,这样就有效地避免了冗余磨料,提高砂轮容屑能力,在磨削中具有好的锋利度,相对于传统砂轮磨削力小、温度低,目前磨料有序排布砂轮已经广泛用于高效磨削中,是一种新型的高效磨削砂轮。磨料有序排布电镀超硬磨料砂轮是采用电镀方法把超硬磨料有序固结制造而成的,具有制备工艺简单,适合制造复杂型面砂轮、金属镀层对磨料把持力强、精度保持性好等优点,通常应用于高效磨削和难加工材料加工中。目前已开展了很多研究,但是在磨料排布方式、制造方法、磨削性能等方面还存在不足,需要进一步研究。本论文针对超硬磨料有序排布电镀砂轮进行了磨料排布方式及制造方法、电镀工艺优化、磨削性能等关键技术的研究,提出了基于压印法的磨料有序排布新方法,实现了对砂轮工作面的快速点胶和上砂,显著的提高了制造效率。论文对压印法的机理、电镀工艺、镀层性能、砂轮磨削性能等关键方面进行了较为系统研究,对促进电镀磨料有序排布砂轮的制造和应用技术发展具有一定的意义。具体研究工作如下:1.磨料有序排布方式及制造方法研究(1)磨料有序排布方式对目前最常用的叶序、矩阵、错位排布等排布方式进行分析论述建立排布模型,利用MATLAB软件研究上述排布方式的排布参数对磨料运动轨迹的影响进行理论研究,分析了磨料排布规律以及运动轨迹。结果表明,叶序排布最优但排布较为复杂,而矩阵排布和错位排布在相同的回转速度下,错位排布率先形成有效的包络面。因此压印点胶法适合采用错位磨料排布方式排布,并对典型粒度的砂轮的排布参数进行优化。(2)基于压印点胶法的磨料有序排布制造方法研究研究了压印点胶的方法和原理,通过理论分析和试验的方法确定主要技术参数,并设计制造了压印点胶上砂装置。该装置包含点胶模具、压印模板、砂轮回转分度装置。研究了压印模板材料、激光制孔的加工方式和胶体粘度对模板性能的影响。结果表明,以80/100目磨料为研究对象,橡胶板厚度控制在1.5mm,孔径0.2±0.01mm为最优。研制的砂轮回转分度点胶上砂装置,最大点胶砂轮直径400mm,点胶时的回转速度在1°-5°/s可调。通过点胶上砂试验,效果较好。2.有序排布砂轮的电镀工艺优化研究采用理论分析与试验测试相结合的方法,研究镀液成分、电流密度、电源波形等关键因素对磨料有序排布镀层的影响,揭示镀层复合结构对磨料把持强度的影响机制。(1)成分优化正交试验采用正交试验研究了镀液成分硫酸镍、硫酸钴、氯化钠含量对镀层抗拉强度和硬度的影响。结果表明,对镀层抗拉强度影响顺序是:硫酸镍>氯化钠>硫酸钴;对镀层硬度影响顺序是:硫酸钴>硫酸镍>氯化钠。优化后的镀液最佳成分:Ni SO*7HO为270g/L,Co SO*6HO为20 g/L,Na Cl为10 g/L,制备镀层的抗拉强度是651Mpa,硬度是39HRC。(2)脉冲电流对镀层性能的影响采用直流和脉冲电源电镀镀层进行性能对比试验,通过对镀层显微硬度、残余应力进行测定,分析了不同电源以及不同电流参数对镀层性能的影响。结果表明,随着脉冲频率(平均电流密度)的增加镀层硬度和残余应力的曲线均出现先上升后下降的变化;脉冲频率1500Hz、平均电流密度1A/dm、电流波形矩形波、占空比50%时,制备试验镀层性能最佳,此时镀层硬度为540HV,残余应力为80MPa。(3)镀层结合界面微观结构对磨料把持强度影响分析采用超景深显微镜和扫描电镜的手段对磨料/镀层/胶体三者之间微观结合界面特征进行分析,结果表明,采用内定位点胶法固结磨料时,点胶层厚度均匀性对磨料之间的等高性影响较为显著,以16/18#磨料(粒径约1mm)为例,虽然其等高差异最大为20μm,但误差小于磨料粒径尺寸的2%,可以满足磨料有序排布电镀砂轮的使用要求。3.有序排布CBN磨料砂轮磨削性能试验研究采用本论文提出的压印点胶法和优化电镀工艺,制备磨料有序排布电镀CBN砂轮,并通过对磨料有序和无序砂轮的磨削对比试验,研究了磨料有序排布电镀砂轮的磨削性能,结果表明:磨料有序、无序砂轮的磨削力均与磨削切深呈正相关、磨削力与线速度呈负相关,但有序排布砂轮的磨削力总体上低于无序排布砂轮;磨削温度与磨削切深和线速度呈正相关,但有序排布砂轮的磨削温度总体上也低于无序排布砂轮。进一步说明当CBN磨料分布合理且均匀时,有效避免了磨料的冗余,砂轮容屑空间大、避免了砂轮堵塞,磨削力、磨削温度得到有效降低。

关键词：有序排布电镀砂轮磨削力磨削温度