碳化硅陶瓷球的磨削機理研究.pdf

1、碳化硅陶瓷因具有密度低、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、彈性模量大、耐高溫、耐腐蝕等特點，廣泛用于陶瓷球軸承、閥門、陀螺、測量儀器等領(lǐng)域，在一些特殊場合有不可替代的作用。但是碳化硅陶瓷屬于硬脆材料，加工困難，加工成本高，在一定程度上影響了其應(yīng)用。碳化硅陶瓷球90％以上的余量是由研磨階段去除的，是控制加工成本的關(guān)鍵步驟，產(chǎn)品最終圓度、粗糙度的改善也與此工序密切相關(guān)。因此本論文選擇碳化硅陶瓷球為研究對象，探討其在研磨階段的材料去除機理。 通過

2、對碳化硅陶瓷球與氮化硅、氧化鋯和氧化鋁陶瓷球的對比研究，探討了材料的性能、顯微結(jié)構(gòu)和磨加工之間的關(guān)系。得到以下結(jié)論：硬度和斷裂韌性通常是影響材料抗磨耗性的指標，但并不能簡單依此判斷抗磨耗性，陶瓷球的研磨加工還受到顯微結(jié)構(gòu)等因素的影響。在相同的研磨條件下，與氮化硅、氧化鋯陶瓷球相比，碳化硅陶瓷球的材料去除率最高，圓度和表面質(zhì)量最不易控制。 在碳化硅陶瓷球的研磨試驗中系統(tǒng)分析了壓力、轉(zhuǎn)速、磨液、磨料等加工參數(shù)對碳化硅陶瓷球加工的影響

3、。研究確定了較為合理的研磨工藝及加工參數(shù)：(1)磨液：水基研磨液；(2)壓力：粗磨選用12N／ball左右，細磨選用9N／ball左右。(3)轉(zhuǎn)速：粗磨取在32rpm左右，細磨取在20rpm左右。(4)磨料：粗磨采用63μm的碳化硼，細磨采用101μm的金剛砂。研磨后碳化硅陶瓷球的圓度誤差為0.386μm，表面粗糙度Ra為0.046μm。按照GB308-89標準，碳化硅陶瓷球拋光后的圓度達到G10(0.25μm)，表面粗糙度Ra在G3級

4、(0.008μm)。上述優(yōu)化參數(shù)將為生產(chǎn)中制定碳化硅陶瓷球研磨工藝提供重要技術(shù)依據(jù)。 采用掃描電鏡觀察了研磨后碳化硅陶瓷球的表面形貌，分析了碳化硅陶瓷球在研磨階段的材料去除機理。研究表明，在碳化硅陶瓷球的研磨階段，摩擦化學(xué)對材料去除的影響微乎其微，材料去除主要是機械去除，微裂紋的產(chǎn)生和擴展是其機械去除過程中的主導(dǎo)作用。材料去除機理主要是穿晶斷裂引起的塊狀材料崩落。 通過觀察斷口形貌發(fā)現(xiàn)晶粒斷口分兩部分，一部分晶粒斷口為重