切削SiCp-Al復(fù)合材料表面缺陷形成機(jī)制及控制方法研究.pdf

1、SiCp/Al復(fù)合材料以其優(yōu)良的物理特性已經(jīng)在航空航天、軍事、汽車和電子等領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。但是切削加工過程中，由于SiC增強(qiáng)顆粒的存在大大降低了SiCp/Al復(fù)合材料的可加工性能，而且得到的加工表面質(zhì)量較差，因此近些年SiCp/Al復(fù)合材料的切削加工技術(shù)得到了極大的關(guān)注。本文通過有限元仿真對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料表面缺陷的形成機(jī)制進(jìn)行了研究分析，并且采取表面粗糙度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步研究其表面缺陷的形成機(jī)制，即通過控制切削用量

2、對(duì)表面粗糙度大小進(jìn)行研究，從而達(dá)到對(duì)表面缺陷控制方法研究的目的。
　　本研究基于有限元分析軟件ABAQUS對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料的切削過程進(jìn)行仿真分析，分別定義Al基體和SiC顆粒的材料屬性，從微觀角度建立SiCp/Al復(fù)合材料的有限元模型，分析了SiCp/Al復(fù)合材料表面應(yīng)力的分布情況，模擬分析了SiCp/Al復(fù)合材料切屑和表面缺陷的形成過程；其次，基于正交試驗(yàn)法對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料進(jìn)行4因素4水平切削加工正交實(shí)驗(yàn)，得到各

3、切削參數(shù)在不同水平時(shí)的表面粗糙度值，為后面的研究分析提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)；然后，建立SiCp/Al復(fù)合材料表面粗糙度的兩種預(yù)測模型，即指數(shù)方程和多元回歸方程，基于切削實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來計(jì)算出兩種預(yù)測模型的各個(gè)參數(shù)，最終確立了表面粗糙度的兩種預(yù)測模型；最后，基于田口方法對(duì)切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果和兩種預(yù)測模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行信噪比對(duì)比分析，研究各個(gè)切削參數(shù)在各水平時(shí)對(duì)表面粗糙度的影響程度，從而進(jìn)一步優(yōu)化切削參數(shù)獲得最優(yōu)參數(shù)組合。結(jié)果表明：在有限元分析中，SiCp/A

4、l復(fù)合材料表面缺陷的形成主要是由于SiC顆粒的運(yùn)動(dòng)引起的，SiC顆粒在加工表面的滑移、SiC顆粒的脫落以及SiC顆粒在Al基體內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)都會(huì)造成表面缺陷的形成，在加工表面形成微裂紋、孔洞和犁溝等表面缺陷；兩種表面粗糙度預(yù)測模型的計(jì)算結(jié)果與切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，且偏差較小，說明本文所建立的兩種表面粗糙度預(yù)測模型都是正確的，而且多元回歸方程預(yù)測模型的計(jì)算結(jié)果比指數(shù)方程預(yù)測模型的計(jì)算結(jié)果更接近切削實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此多元回歸方程更加有利于進(jìn)行表面粗糙