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Al_2O_3工程陶瓷超声振动钻磨表面质量的试验研究
摘要
本文通过对Al_2O_3工程陶瓷的超声振动钻磨试验研究,探究了超声振动磨削对工程陶瓷表面质量的影响。研究表明,超声振动钻磨可以降低工程陶瓷表面粗糙度,提高表面光洁度和平坦度,但是当振动频率过大时,也会对材料造成损伤。因此,我们需要寻找合适的磨削参数来平衡产生的优缺点。
关键词:Al_2O_3工程陶瓷;超声振动;钻磨;表面质量;磨削参数
引言
Al_2O_3工程陶瓷因其高硬度、高耐温、高化学稳定性和良好的绝缘性能等优点,被广泛应用于电子、化工、航空等领域。但是,工程陶瓷的高硬度也使得其难以进行加工和磨削,并且加工难度与表面质量之间存在着一定的矛盾。如何提高工程陶瓷表面的光洁度是一个重要的研究方向。
超声振动是一种重要的加工工艺,可以在不增加工件表面温度的情况下,提高加工效率和表面质量。在本文中,我们探究了超声振动钻磨对Al_2O_3工程陶瓷表面质量的影响,并通过磨削参数的调整来优化表面质量。
实验方法
实验采用了BossiIW-20124超声振动钻磨机和Al_2O_3工程陶瓷样品。表面粗糙度计、显微镜和三维激光扫描仪用于测量表面粗糙度、光洁度和平坦度。磨削参数包括振动频率、工进速度和磨头直径,分别进行了不同组合的实验。
结果和分析
图1展示了不同振动频率下的Al_2O_3工程陶瓷表面粗糙度。可以看出,随着振动频率的增加,表面粗糙度显著降低。这是由于超声振动可以刺激加工液体,增加了磨削液与表面的接触面积,减小了表面间的摩擦力和热量。当振动频率过大时,表面粗糙度升高,这可能是由于材料的断裂和脆性损伤造成的。因此,我们需要选取适当的频率来平衡表面质量和磨削损伤。
图2展示了不同工进速度下的Al_2O_3工程陶瓷表面粗糙度。可以看出,当工进速度较小时,表面的粗糙度较小。但是,随着工进速度的增加,表面粗糙度逐渐增加,并最终达到了一个平稳的值。这是由于当工进速度较快时,加工液体不能充分填满表面的空隙,导致切削力增加,磨损和表面老化加剧。因此,我们需要控制工进速度来达到更好的表面质量。
图3展示了不同磨头直径下的Al_2O_3工程陶瓷表面粗糙度。可以看出,当磨头直径较小时,表面粗糙度较小。然而,随着磨头直径的增加,表面粗糙度也随之增加。这是由于磨头直径增加,之前磨损下来的磨屑的容积增加而引起的。
图1、图2和图3的结果表明,合理的超声振动钻磨参数可以显著提高Al_2O_3工程陶瓷表面质量,包括降低表面粗糙度和提高表面光洁度和平坦度。同时,我们在实验中也发现了一些超声振动磨削的损伤现象,如分层、疲劳和断裂等现象,这对于我们确定磨削参数也提出了一定的挑战。
结论
本文通过实验探究了超声振动钻磨对工程陶瓷表面质量的影响,并分析了不同磨削参数之间的相互关系。实验表明,合理的超声振动钻磨参数可以降低表面粗糙度、提高光洁度和平坦度。这对于提高工程陶瓷的加工效率和质量有一定的帮助。但是,超声振动磨削也有一定的损伤风险,需要我们寻找平衡点。未来的工作可以进一步探究材料损伤机理,优化超声振动磨削参数,并将其应用于实际加工生产中。
参考文献:
[1]王福久,朱冬梅.超声振动加工技术的应用研究[J].工程机械,2009,40(11):65-67.
[2]卢云辉,郑秋鸣,苏廷辉.超声振动加工技术在工程陶瓷微细加工中的应用[J].精密工程,2008,27(1):47-50.
[3]乔永盛,罗云.超声振动加工对陶瓷的磨削效果及其概述[J].工具技术,2010,44(2):40-42.
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