一種降低C/SiC復(fù)合材料加工磨削損傷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及C/SiC復(fù)合材料加工工藝，尤其是一種降低C/SiC復(fù)合材料加工磨削損傷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維增強(qiáng)碳化硅基(C/SiC)復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能以及突出的耐高溫、耐磨、輕質(zhì)等特性，使用溫度可達(dá)到1650°c，密度為1.7?2.5g/cm3，斷裂韌性可達(dá)25MPa.ml/2，在國防和航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于其纖維編織結(jié)構(gòu)，C/SiC復(fù)合材料磨削加工時(shí)往往出現(xiàn)纖維拔出、纖維階梯狀脆性斷裂等缺陷，限制了其應(yīng)用。
[0003]C/SiC復(fù)合材料磨削過程中，在磨削力作用下，表層材料受到剪應(yīng)力與拉應(yīng)力的綜合作用而產(chǎn)生裂紋。由于SiC基體的脆性大于碳纖維，在拉應(yīng)力作用下，SiC基體首先出現(xiàn)裂紋并沿垂直于纖維/基體界面的方向擴(kuò)展，到達(dá)界面時(shí)，裂紋暫時(shí)被阻止;纖維/基體界面結(jié)合較弱處(孔隙等組織缺陷的存在所致)，在基體剪切和纖維、基體的非同步橫向收縮作用下，裂紋重新開始擴(kuò)展，裂紋尺寸增大；隨著裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，部分纖維在弱點(diǎn)處也開始出現(xiàn)斷裂;最終，纖維出現(xiàn)大規(guī)模層狀斷裂，且部分纖維斷頭克服界面摩擦阻力從基體中拔出。因此，C/SiC復(fù)合材料組織特點(diǎn)決定了其磨削加工表面存在兩相交界處微裂紋、纖維層狀脆斷、纖維拔出的表面形態(tài)特點(diǎn)，而磨削過程中的磨削力較大則是產(chǎn)生這些加工損傷的誘導(dǎo)因素。
[0004]超聲輔助磨削加工是集磨削加工及超聲波加工于一體的復(fù)合加工技術(shù)，在難加工材料加工中具有廣闊的應(yīng)用前景。在超聲輔助磨削加工中，金剛石磨料工具在高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)以一定振幅沿工具軸向進(jìn)行超聲振動(dòng)，再輔以某方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加工。在這一過程中，砂輪工作層金剛石磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡相互交錯(cuò)重疊，從而使得單顆磨粒切厚減小，磨削力降低，C/SiC復(fù)合材料表面磨削加工損傷減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本
【發(fā)明內(nèi)容】
提供一種降低C/SiC復(fù)合材料加工磨削損傷的方法，運(yùn)用這樣的方法可以降低磨削加工過程中的磨削力，從而減小C/SiC復(fù)合材料加工損傷。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方法是采用超聲振動(dòng)系統(tǒng)、金剛石砂輪和一定的磨削工藝參數(shù)范圍進(jìn)行超聲輔助磨削加工。具體技術(shù)方案如下:
[0007]將C/SiC復(fù)合材料放在超聲振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)床上進(jìn)行加工，該超聲振動(dòng)系統(tǒng)加工所用的工具為杯形金剛石砂輪，金剛石磨粒目數(shù)為140/170目；金剛石砂輪末端的輸出振幅不小于4μπι，磨削進(jìn)給速度為l-2m/min，磨削深度在ΙΟμπι以下，磨削速度不大于60m/s，超聲輔助磨削時(shí)杯形金剛石砂輪振動(dòng)方向平行于磨削表面，砂輪表面工作層磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡在C/SiC復(fù)合材料表面交錯(cuò)重疊，減小了單顆磨粒切厚從而降低了磨削加工損傷。
[0008]本發(fā)明的有益效果
[0009]采用超聲振動(dòng)系統(tǒng)、金剛石砂輪和一定的磨削工藝參數(shù)范圍進(jìn)行超聲輔助磨削加工的C/SiC復(fù)合材料表面，具有較小尺寸的纖維脆性斷裂尺寸。
【附圖說明】
[0010]本發(fā)明共有2副附圖
[0011]圖1為超聲輔助磨削加工系統(tǒng)示意圖；
[0012]1-超聲振動(dòng)系統(tǒng)，2-砂輪，3-C/SiC復(fù)合材料；
[0013]圖2超聲輔助磨削過程中磨削加工表面磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
[0015]超聲振動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，超聲振動(dòng)系統(tǒng)I和砂輪2用螺栓緊固連接。超聲輔助磨削加工時(shí)，如圖2所示，金剛石砂輪沿Z向進(jìn)行超聲振動(dòng)，同時(shí)沿Y方向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。金剛石砂輪目數(shù)為140/170目。超聲輔助磨削時(shí)系統(tǒng)諧振頻率范圍為21.5kHz，杯形金剛石砂輪末端輸出振幅為4μπι。磨削進(jìn)給速度為2m/min，磨削深度在ΙΟμπι以下，磨削速度可達(dá)60m/s。超聲輔助磨削過程中可定時(shí)測量金剛石砂輪末端振幅，以保證超聲輔助磨削加工效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種降低C/SiC復(fù)合材料加工磨削損傷的方法，其特征在于:將C/SiC復(fù)合材料放在超聲振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)床上進(jìn)行加工，該超聲振動(dòng)系統(tǒng)加工用的工具為杯形金剛石砂輪，金剛石磨粒目數(shù)為140/170目；金剛石砂輪末端的輸出振幅不小于4μπι，磨削進(jìn)給速度為l-2m/min，磨削深度在ΙΟμπι以下，磨削速度不大于60m/s，超聲輔助磨削時(shí)杯形金剛石砂輪振動(dòng)方向平行于磨削表面，砂輪表面工作層磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡在C/SiC復(fù)合材料表面交錯(cuò)重疊，減小了單顆磨粒切厚從而降低了磨削加工損傷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及C/SiC復(fù)合材料加工工藝，尤其是一種降低C/SiC復(fù)合材料加工磨削損傷的方法，將C/SiC復(fù)合材料放在超聲振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)床上進(jìn)行加工，該超聲振動(dòng)系統(tǒng)加工用的工具為杯形金剛石砂輪，金剛石磨粒目數(shù)為140/170目；金剛石砂輪末端的輸出振幅不小于4μm，磨削進(jìn)給速度為1-2m/min，磨削深度在10μm以下，磨削速度不大于60m/s，超聲輔助磨削時(shí)杯形金剛石砂輪振動(dòng)方向平行于磨削表面，砂輪表面工作層磨粒運(yùn)動(dòng)軌跡在C/SiC復(fù)合材料表面交錯(cuò)重疊，減小了單顆磨粒切厚從而降低了磨削加工損傷。
【IPC分類】B24B1/00
【公開號(hào)】CN105522444
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510874941
【發(fā)明人】丁國智, 鄭景珍, 楊宏青, 蘇宏華
【申請(qǐng)人】北京星航機(jī)電裝備有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日