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陶瓷加工讲座.ppt


文档分类:汽车/机械/制造 | 页数:约45页 举报非法文档有奖
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文档列表 文档介绍
工程陶瓷加工技术的
研究进展
装甲兵工程学院田欣利
◆序言
◆研究现状
◆最新进展
近年来,工程陶瓷材料应用领域的不断拓宽和加工效率低、成本高的矛盾日益突出,传统的金刚石砂轮磨削技术,不仅加工成本居高不下,而且加工效率的提升空间越来越小,极大地限制了工程陶瓷的应用。
序言
近年来人们把更多的目光投向特种加工方法的研究并取得了一些成果。如激光、电火花、等离子体、高压水射流、超声波等先进加工技术发展很快,它们共同的特点是能量密度大。将这些能量束施加于工程陶瓷表面,改变其组织结构和机械特性或降低其硬度,达到降低工程陶瓷加工成本、提高加工效率或表面质量的目的。
序言
研究现状
激光加工(Laser Machining)
激光烧蚀加工
激光的能量密度高达108~1010W/cm3,直接作用于工程陶瓷材料局部表面,产生的瞬时高温足以使局部点熔融或汽化而去除,但是由于工程陶瓷材料热导率低,高能激光束可能会在材料表面产生热应力集中,形成微裂纹、大的碎屑甚至使材料断裂。
美国南加州大学的Copley等人研究了Si3N4陶瓷材料在激光烧蚀加工过程中的物理化学变化,经测试发现Si3N4陶瓷加工后表面微裂纹密布,陶瓷并未熔融,而是直接汽化或升华,在此过程中分解为N2和Si单质,Si与Si3N4热膨胀系数相差很大,激发出微裂纹,强度损失30%~40%,所以必须后处理。这种方法仅适合钻孔、切割、制作微结构等场合。
研究现状
激光辅助加工
用激光瞬时加热陶瓷局部表面使之软化再用***切削,从而获得连续切屑并降低切削力,而对刀刃的热影响较小。近年来,美国、日本、德国、俄罗斯等国相继对激光辅助切削进行了大量的研究。
研究现状
美国宾夕法尼亚大学对在CO2激光作用下陶瓷的吸热性能进行了研究;爱荷华州州立大学对激光加热辅助车削Si3N4温度场完成了数值模拟;日本千叶工艺研究所对树脂陶瓷材料的激光加工机理进行了研究;俄罗斯科学院对激光加热辅助切削氧化物陶瓷的工件表面温度进行了实时测量,并对工艺控制做了实验研究。
研究现状
德国Marinescu等人对四种典型工程陶瓷材料进行了激光预热磨削试验,发现激光预热磨削不仅能降低陶瓷的硬度、提高去除量,而且未出现磨削裂纹。美国Purdu大学的Rozzi等人1997-2000年做的研究无疑具有更加诱人的应用前景。
研究现状
他们建立了激光辅助切削陶瓷材料的瞬时三维温度场传递的物理模型,通过实验验证了模型的正确性,并确定了合理的加工参数,加工效率可提高50%。德国Fraunhofer生产技术学院研究了激光加热辅助铣削陶瓷。研究发现,激光束能将工件表面加热到足够的温度和可控深度,又不损伤表面质量。
研究现状
图1 Purduce大学激光辅助加工示意图

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  • 时间2018-02-21