金刚石与磨料磨具工程

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邓福铭, 刘嘉霖, 邓雯丽, 孔令印, 闫晓, 卢学军

2016, 36(2): 1-5. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0001

摘要(369)

PDF 925KB(11)

摘要:
PCD木工圆锯片的锯齿结构参数对切削过程中刀具磨损起决定性作用，它的尺寸变化直接影响加工工件的表面质量及精度。采用有限元的方法对不同结构参数PCD木工刀具圆锯片切割时的受力及变形情况进行了模拟计算分析，发现：其加工中的最大压应力集中在锯齿背部区域、最大拉应力集中在锯齿根部附近区域，最大变形在切削速度方向，其最佳锯齿结构参数为前角γ=15°、后角α=15°。

用碱性抛光液化学机械抛光304不锈钢片研究

陈佳鹏, 陈绍坤, 李庆, 秦洪权, 苏建修

2016, 36(2): 6-9,23. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0002

摘要(363)

PDF 862KB(11)

摘要:
为提高化学机械抛光的加工效果，我们研究了pH值、氧化剂种类和氧化剂含量对材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明：不同氧化剂的抛光液在各自的最佳pH值时达到最大的材料去除率，分别为181 nm/min（H₂O₂抛光液，pH=9），177 nm/min（Cr₂O₃抛光液，pH=11），172 nm/min（Na₂Cr₂O₇抛光液，pH=11）和147 nm/min（NaClO抛光液，pH=13）；抛光液中氧化剂含量、pH值对抛光后不锈钢的表面粗糙度影响较小。其中，材料去除率较高的H₂O₂和Cr₂O₃可作为304不锈钢化学机械抛光碱性抛光液的氧化剂。

镍基高温合金孔珩磨余量对加工质量的影响

董洪亮, 杨长勇, 高绍武, 傅玉灿, 周晓卫, 刘忠

2016, 36(2): 10-14. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0003

摘要(247)

PDF 1227KB(13)

摘要:
针对典型的难加工材料镍基高温合金GH4169开展系统珩磨试验，研究了孔加工表面粗糙度值、圆柱度的变化规律。结果表明：金属结合剂CBN油石珩磨GH4169孔时，随着珩磨进行，表面粗糙度值逐渐下降并趋于稳定，磨粒平均粒度尺寸为100、34和8 μm的油石，所加工的表面能达到的最佳表面粗糙度值R_a分别为0.7、0.3和0.1 μm。基于试验结果，建立了底孔最小加工余量预测模型和最大圆柱度允差预测模型，并进行了试验验证，所建立模型的误差均在10%以内。

单颗钎焊金刚石磨粒磨损试验研究

黄武, 苏宏华, 张昆, 徐九华

2016, 36(2): 15-18. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0004

摘要(308)

PDF 1746KB(14)

摘要:
采用单颗磨粒试验方法，以碳钢碟轮为修整工具，研究金刚石和CBN磨粒修整过程中的磨损特征。结果表明：砂轮和修整碟轮的相对速度对金刚石磨粒的磨损有重要影响；相对速度为51.9 m/s时，金刚石磨粒的磨损高度为50.1 μm；相对速度为17.3 m/s时，金刚石磨粒的磨损高度显著减小，为19.5 μm。通过相同条件下金刚石与CBN磨粒的磨损特征对比，表明金刚石磨粒在磨损过程中同碟轮之间发生化学作用，加速金刚石磨粒的磨损；对试验后金刚石磨粒进行拉曼光谱分析，并未检测到石墨物质。

硅片自旋转磨削中基于作用力的微观接触仿真研究

任庆磊, 魏昕, 谢小柱, 胡伟

2016, 36(2): 19-23. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0005

摘要(385)

PDF 2279KB(15)

摘要:
采用杯型金刚石砂轮进行硅片自旋转磨削是典型的硅片超精密磨削加工形式。本试验从其磨削过程中抽象出砂轮微单元与硅片的微观接触作为研究对象，建立基于作用力的仿真模型，采用软件LS-DYNA对自旋转磨削微观作用过程进行了模拟，对作用过程中硅片与砂轮微单元的应力应变情况进行了有限元分析。结果表明：硅片材料存在相应弹性转塑性和塑性转脆性的临界位移与载荷；在硅片塑性区域切向滑动时可在硅片表面产生塑性沟槽与隆起；砂轮微单元上的磨损可依据其仿真数据作出判断。研究为硅片磨削及砂轮磨损机理研究提供支撑。

纳米金刚石膜真空窗口的制备

高攀, 马志斌, 吴超, 王传新, 付秋明, 汪建华

2016, 36(2): 24-26,36. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0006

摘要(357)

PDF 1268KB(13)

摘要:
使用自制的微波等离子体化学气相沉积装置，以乙醇为碳源在（100）硅表面制备了金刚石膜；然后用浓硝酸和氢氟酸的混合溶液腐蚀硅，制备出金刚石膜窗口。使用场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射、拉曼光谱（Raman）、原子力显微镜（AFM）表征和分析金刚石膜，并以自制的漏气率测量系统测量金刚石膜窗口的漏气率。结果表明：金刚石膜的厚度为15 μm，平均粗糙度值R_a为39.5 nm，晶粒的尺寸大小为30 nm，漏气率为8.8×10^-9 Pa·m³/s。

树脂金刚石线的国产化研究

王学峰, 李要正, 武冬刚, 王海宾

2016, 36(2): 27-31. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0007

摘要(286)

PDF 1178KB(12)

摘要:
通过对比国内外钢丝样品的性能，优选出试验用国产钢丝。在此基础上，对钢丝表面处理所用的表面活性剂和酸进行了优选，最后使用优选的国产钢丝制成树脂金刚石线，并与国外钢丝基体的树脂金刚石线进行了对比。结果表明：国产3号钢丝成分、性能接近于进口钢丝；使用AEO-9表面活性剂和磷酸处理的钢丝表面效果较好；国产钢丝生产的树脂金刚石线性能达到进口钢丝生产的金刚线产品质量标准，完全可以满足使用要求。

超声金刚石线锯复合加工工件的对比实验研究

张辽远, 赵炎, 马康乐, 尚明伟

2016, 36(2): 32-36. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0008

摘要(319)

PDF 2336KB(13)

摘要:
使用改进的金刚石线锯加工机床，分别在有超声作用与无超声作用下对金刚石线锯切割工件的过程进行研究。结果表明：锯切力随金刚石线锯线速度的增大而变小，随工作台进给速度的增大而变大；相同条件下，超声金刚石线锯复合加工与单纯用金刚石线锯加工相比，加工过程中锯切力要小得多，工件加工轨迹直线度更好，表面粗糙度值更小，工件表面加工质量更好。

石英纤维增强陶瓷基复合材料制孔工艺研究

冉冲, 卢守相, 王东坡, 赵桐, 高航

2016, 36(2): 37-42,48. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0009

摘要(355)

PDF 2599KB(10)

摘要:
本试验针对目前硬质合金刀具加工石英纤维增强陶瓷基复合材料时存在的刀具磨损严重、加工质量差、效率低下等问题，对比了硬质合金刀具钻孔、PCD刀具钻孔和电镀金刚石套料钻螺旋铣磨制孔的效果，分析了切削力对制孔质量的影响。研究结果表明：纬纱纤维对X向和Y向切削力的影响明显大于经纱纤维，垂直于纬纱纤维方向的切削力较小，平行于纬纱纤维方向的切削力较大；PCD刀具钻孔质量相对较好，刀具磨损不明显，适用于石英纤维增强陶瓷基复合材料的制孔加工。

钎焊金刚石薄壁钻钻磨氮化硅陶瓷孔的试验研究

丁金, 董海, 白鹤鹏, 张野

2016, 36(2): 43-48. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0010

摘要(293)

PDF 1603KB(15)

摘要:
使用单层钎焊金刚石薄壁钻，进行钻磨氮化硅陶瓷的试验。首先研究氮化硅陶瓷材料的去除机理，主要包括脆性去除和塑性去除，且脆性去除占主要部分。其次研究刀具壁厚、主轴转速和钻压对加工效率的影响。结果表明：三个参数存在的最佳值分别为1.5 mm、710 r/min和613 N；并且壁厚不宜超过2 mm，主轴转速不宜超过900 r/min，钻压应在500~705 N范围内，钻压低于330 N时刀具会打滑。

纳米Ti（C,N）对CBN磨具用陶瓷结合剂性能的影响

陈飞晓, 赵志伟, 胡文萌

2016, 36(2): 49-54. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0011

摘要(316)

PDF 2974KB(10)

摘要:
本实验选用Na₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃系统作为基础陶瓷结合剂体系，向陶瓷玻璃料中分别加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C，N）制得纳米陶瓷结合剂。采用CMT4504型电子多功能试验机、LCP-1差热膨胀仪和Stemi 2000-C金相显微镜等测试分析仪器，分别对不同含量纳米Ti（C，N）的结合剂进行抗折强度、差热分析、显微结构分析和流动性等性能检测，分析不同含量纳米Ti（C，N）对结合剂的影响。结果表明：加入2%、4%、6%、8%质量分数的纳米Ti（C，N）后，陶瓷结合剂流动性范围为179.80%~193.33%，抗折强度为33.55~116.38 MPa。其中，加入6%质量分数纳米Ti（C，N）陶瓷结合剂的性能最佳，抗折强度比基础陶瓷结合剂增加了39.92 MPa，流动性增大了22.9%，综合性能得到改善。

磨料水射流对硬质合金切割深度的试验研究

宋金来, 关砚聪, 赵宏伟, 孙艳斌

2016, 36(2): 55-59. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0012

摘要(333)

PDF 1335KB(8)

摘要:
通过用高压磨料水射流对硬质合金进行切割，以单因素试验的形式分析了射流压力、切割速度、磨料流量、靶距对硬质合金材料切割深度的影响。在单因素试验的基础上，选定各因素的水平进行正交试验，通过极差分析对加工参数进行优化。结果表明：各因素对切割深度的影响主次关系依次为射流压力、切割速度、磨料流量、靶距；获得最大切割深度的最优工艺参数为：射流压力280 MPa、切割速度50.8 mm/min、磨料流量545 g/min、靶距5 mm，此时实测切割深度为0.70 cm，达到最佳效果。

基于能耗计算的PCD拉丝模压缩角优化设计

卢学军, 刘嘉霖, 孔令印, 王瑞雪, 邓福铭

2016, 36(2): 60-63. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0013

摘要(343)

PDF 898KB(8)

摘要:
分析切割钢丝拉拔过程中压缩变形功、摩擦阻力功及在变径区由于速度突变而消耗的多余变形功，分别推导其相应的功率损耗数学公式，最后得出切割钢丝拉拔过程中总功率损耗表达式。以太阳能硅晶片切割钢丝用PCD拉丝模为例，计算出ϕ0.12 mm切割钢丝用PCD拉丝模具的最佳压缩半角α=3.675°，及其最小平均拉拔力F=2.49 N。

金刚石刀具加工陶瓷的合理参数探究

孙凌夫, 战中学, 刘国忠, 孙全喜, 刘泽林, 李海豹, 郑宏伟

2016, 36(2): 64-66. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0014

摘要(365)

PDF 1259KB(23)

摘要:
用数控钻床进行陶瓷打孔时，当转速达到一定值后，刀具会发生剧烈振动，导致金刚石刀片脱落并损坏刀具。为改善这一问题，选取φ24、φ60、φ90 mm三种刀具进行研究，得出其发生破坏时的转速范围。结果显示：打孔工序中，金刚石刀具的合理转速随刀具半径的增大而增大；φ24 mm的刀具其合理转速为1500~1650 r/min，φ60mm的刀具其合理转速为1650~1720 r/min，φ90 mm的刀具其合理转速为1700~1800 r/min。在转速合理的情况下，适当加大进给速度可以提高加工效率。

高Sn含量Cu-Sn预合金粉热压烧结行为及性能的研究

曹彩婷, 刘一波, 徐良, 申宁宁, 刘志海

2016, 36(2): 67-72. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0015

摘要(393)

PDF 1908KB(29)

摘要:
为了研究烧结工艺对高Sn含量Cu-Sn预合金粉金刚石工具性能的影响，通过正交实验，采用极差分析方法确定各因素的影响显著性和优化参数组合，并借助SEM、金相显微观察、力学性能测试等方法对比分析实验结果。结果表明：烧结试样密度、硬度、耐磨性的影响因素大小为烧结温度>保温时间>保压压力；抗弯强度的排序则为烧结温度>保压压力>保温时间；烧结工艺参数为440℃、180s、10 MPa时性能最佳，可作为最优化参数组合。

金属结合剂超硬磨具组分的解析

骆苗地, 王军涛, 包华, 张仪, 乔倩

2016, 36(2): 73-77. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0016

摘要(416)

PDF 1395KB(34)

摘要:
化学解析是指对复杂混合物质进行成分定性、定量和结构的分析，其特点是多种分离和分析方法的联合运用，也就是"综合分析"，这种综合分析是分析科学中最具探索性和挑战性的学科。目前，随着各种大型先进仪器的普及，化学解析技术正在迅速发展并应用到各个行业之中。根据金属结合剂磨具制造工艺特点，以常规化学分析为基础，结合原子发射光谱、扫描电镜、能谱和X衍射仪等仪器分析，总结出一套较为完整的金属磨具的化学解析方法，为行业技术人员进行产品开发和质量控制提供参考。

针对坚硬致密弱研磨性岩层的金刚石钻头研究进展

王佳亮, 张绍和

2016, 36(2): 78-83,88. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0017

摘要(369)

PDF 2457KB(11)

摘要:
针对金刚石钻头在坚硬致密弱研磨性地层钻进时易出现钻进打滑现象，我们分析了坚硬致密弱研磨性地层的岩性特点，阐述了钻头打滑的原因，从胎体配方研究、钻头结构研究、金刚石参数设计、制作工艺及设备研究4个方面介绍了近年来国内外科研人员所做的研究工作和科研成果，并对钻头的发展方向进行了总结和展望。

红外光谱法测定磨具用酚醛树脂粉中乌洛托品含量

孙如芳, 骆苗地, 乔倩, 陈锋, 包华, 张仪

2016, 36(2): 84-88. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2016.2.0018

摘要(308)

PDF 1079KB(14)

摘要:
乌洛托品的红外光谱灵敏度高。商业用酚醛树脂粉中，乌洛托品的1007 cm^-1吸收峰与酚醛树脂的1510 cm^-1吸收峰互不影响，可通过红外KBr压片法对磨具用酚醛树脂粉中乌洛托品的含量进行测定。本试验通过外标法和内标法分别对酚醛树脂粉中乌洛托品含量进行定量，并与化学滴定法（高氯酸法）进行了对比。试验结果表明：采用红外光谱测定酚醛树脂粉中乌洛托品含量的相对标准偏差小于2%，测试精度满足国标GB/T24412-2009的要求，测试过程简单，可用于磨料磨具行业对酚醛树脂粉中乌洛托品含量的测定。