曾伟民[1]2002年在《锯切过程中工具与花岗石界面热特性研究》文中认为在锯切花岗石过程中，金刚石颗粒的非正常失效率高，造成金刚石圆锯片使用寿命下降，加工成本增加，生产效率降低。为了进一步提高生产效率，产品质量和降低生产成本，需要对锯切加工机理进行深入的研究，其中，研究金刚石颗粒在锯切过程中所承受的热负荷是一个很关键的研究内容。 与普通磨削加工相比，花岗石锯切加工的切深大，接触弧区长，并且弧区内有多个节块同时参与切削，热源模型复杂得多。 本文在已有的磨削温度研究成果的基础上，结合锯切加工的特殊性，推导出了叁角形分布热源连续锯切二维稳态温度场模型，连续锯切非稳态温度场模型，断续锯切温度场模型，以及在无冷却液锯切情况下锯切热量的分配比例占理论模型。本文还采用热电偶夹丝测温法实际测量了锯切弧区工件表面温度分布曲线，并通过实测温度曲线与理论温度曲线拟合的方法求出在无冷却液锯切花岗石的热量分配比例占。 研究结果表明，本文推导的温度理论模型能较好的反映实际加工过程中工具与花岗石界面间的温度特征。与磨削金属工件相反的是，锯切产生的热量只有一小部分(约8％)传入到花岗石，其它大部分热量传入到节块内，这与金刚石导热性能优异，而花岗石的导热性能差有直接的关系。 本文的研究有助于深入了解花岗石锯切过程中的热现象，为进一步研究金刚石颗粒在花岗石锯切过程中所承受的热负荷提供基础数据。
于怡青, 曾伟民, 徐西鹏[2]2001年在《金刚石节块与花岗石界面锯切温度的测量与分析》文中研究说明通过实验研究了干锯切花岗石过程中金刚石节块—花岗石接触界面的温度特性 ,并用康铜—纯铁薄膜热电偶在线测量了磨削弧区的温度响应。将实验结果与理论计算结果进行拟合 ,得到了热量传入花岗石的比例。实验结果表明 ,测得温度与叁角形热源模型的计算结果吻合良好 ,薄膜热电偶完全可满足锯切实验条件对时间响应的要求 ,干锯切花岗石过程中传入金刚石工具的热量占总热量的 90 %以上
黄辉[3]2002年在《关于花岗石材高光泽度饰面形成机理的基础研究》文中提出在饰面花岗石材的加工中，能使石材获得最大增值效果的当首推其饰面最终的磨抛加工，但增值高也意味着技术难度大。花岗石材的高光泽度饰面(＞100)磨抛工艺在国外亦仅为日本、意大利等少数几个国家掌握，且其技术关键均属它们各自的专利，对外控制极严。由于不掌握诀窍，目前国内石材的磨抛光泽度只在80上下徘徊，仅相当于国外半成品饰面石材的水平。只要能够设法破解此项技术的关键，将饰面的磨抛光泽度也提高到100以上，则仅此一项即可使国内石材加工业的效益猛翻几倍以上。 为了打破国外石材加工商的技术封锁和在更高的价值层面上开发我国的石材资源，国内不少高校和科研所已开始着手研究花岗石材饰面的磨抛技术，不过从文献看研究多按常规思路进行，方法亦多雷同。本文不循常径，提出从大量剖析光泽度已达和未达要求的各类花岗石材饰面层的理化结构及其形成机理入手；亦即从剖析经磨抛获得的石材饰面层本身所蕴含的加工信息入手来破解国外的磨抛技术关键。论文希望借助此种逆向反求解密式的研究思路能为国内目前有关花岗石材高光泽度饰面磨抛的工艺研究找到突破口，闯出一条新思路。论文所完成的具有创新意义的工作可以归纳为： 1．利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射和辉光质谱等现代理化测试分析手段，率先完成了对花岗石材高光泽饰面层理化结构的综合测试分析研究工作。论文在测试分析获得的第一手数据资料的基础上，首次明确提出在高光泽度饰面层上其实并无臆想中的由晶态或非晶态新生物相覆盖形成的透明光泽膜存在的新观点，这一新观点对正确认识花岗石材饰面的本质及其形成机理具有重要的启示作用。 2．完成了有关花岗石材磨抛时表面温度场的理论解析与实验研究工作，理论解析的结果与实验测定的结果吻合良好，两者都证明正常磨抛时石材表面温度不会超过100-150℃。此项研究的意义在于它从根本上否定了以往文献中有关花岗石材的磨抛温度可以高达1000℃以上的主观臆断，从而也从温度的角度佐证说明了磨抛过程本身确实不可能提供生成新生物相所必须的高温氛围条件。 3．为科学阐明花岗石材高光泽度饰面层的本质结构及其形成机理，设计并完成了对石材饰面形成过程全方位跟踪观测的大型综合性测试实验，实验观测的项目覆盖到饰面磨抛不同阶段上的表面温度、表面形貌、表面结构，表面粗糙度及表面光泽度。此项专门设计的大型实验所取得的最具新意的突破性成果是它清楚揭示了在硬脆性花岗石材的磨抛加工中明显存在有石材的延性去除机制，而且，在磨料粒度次第减小的磨抛作业中，材料的去除机制会自脆性域向延性域转移，此种由点及线及面的延性磨抛作用可使石材表面产生的塑性流变铺展开来，直至最终形成高光泽度的饰面。而 关于花岗石材高光泽度饰面形成机理的基础研究在该光泽面以下则是一层厚度在微米量级的因塑性流变致使晶格发生某种程度扭曲畸变的加工变质层，亦即花岗石材高光泽度饰面究其本质只是硬脆性石材经过充分的延性磨抛作用而获得的一种低粗糙度表面。论文藉实验结果所阐明的石材饰面结构及其形成机理对解决国内石材高光泽度饰面磨抛工艺具有重要的指导意义。 4．论文所完成的关于饰面石材表面光泽度与表面粗糙度关系的专项试验进一步确定，随着石材表面粗糙度的降低，光泽度呈单调增加趋势，且在Ram，Zop付当于Vg）以后，粗糙度的些微降低，都有可能获得光泽度的显着增加。这无疑提示我们，对于某些有条件经磨抛获得低粗糙表面的质地致密的隐晶质花岗石材是容易获得高光泽度表面的。论文正是基于这一认识在磨抛国产山西黑石材时控制Ra刀．09pm时获得了光泽度超过 100的高光泽度表面。 5．论文最后提出的以硬脆性材料镜面磨抛的工艺对策来规范和改造现有石材磨抛作业的创新构想，为实现花岗石材的高光泽度饰面的工业化生产提供了确实可行的新思路。 论文虽只是关于花岗石材磨抛工艺的一项基础研究，但所完成的创新工作和提出的创新构想对提高国内石材加工水平具有重要的指导意义，它的实现可望为国内石材加工业带来显着的经济效益。
张林中[4]2008年在《金刚石切削岩石的模拟》文中认为金刚石钻头的碎岩机理是:钻头上的每粒金刚石在钻压作用下压入岩石,钻压使岩石处于极高的应力状态,岩石发生塑性变形,同时在旋转扭矩的作用下产生岩屑。钻进过程中,由于钻头底部工作环境比较复杂,金刚石颗粒比较小,很难用实验的方式测量其在切削岩石过程中钻头唇面单颗粒应力场的变化;如果根据简化的边界条件,应用有限元软件模拟金刚石切削岩石的应力场、以及金刚石胎体的受力状况,从而来揭示金刚石钻头钻进过程中金刚石颗粒切削岩石的规律。本文通过理论研究分析出钻头中单颗粒金刚石在钻进中的运动规律,简化了金刚石颗粒的切削岩石的模型,假设金刚石在胎体中是理想的均匀分布,取钻头底唇面上的一颗金刚石作为研究对象;然后从有限元方面入手,利用有限元软件ANSYS建立单颗粒金刚石钻进岩石的叁维模型,金刚石颗粒和胎体采用弹性体材料模型;岩石采用混凝土材料的模型。应用ANSYS/LS-DYNA最终模拟出了单颗粒金刚石切削岩石的过程,得出不同出露高度、不同的切入深度、不同切削速度的金刚石颗粒在切削岩石过程中的受力状况。通过金刚石切削岩石的模拟仿真,揭示了金刚石颗粒切削岩石的规律。
方从富, 徐西鹏[5]2013年在《基于脉动温度拟合的锯切热量分配比例研究》文中研究说明锯切热对锯片上金刚石的非正常失效有着重要的影响。以花岗石锯切为研究对象,在较宽的工艺参数范围内,研究工艺参数以及冷却液对锯切热量分配比例的影响。实验中采用功率计和薄片热电偶分别测量功率和温度信号,并采用理论脉动温度曲线与实验温度曲线进行比较拟合,得出锯切热量分配比例。研究表明:随各工艺参数增大,冷却液的冷却效果越来越差;干切时传入工件的热量分配比例约为7.1%～16.8%,湿切时传入工件的热量分配比例约为1.7%～8.2%。
沈剑云[6]2004年在《结构陶瓷磨削机理与热特性分析》文中进行了进一步梳理结构陶瓷材料因其优异的机械、热学等性能而被广泛应用于各个工业领域,显示出优良的适应性和广阔的应用前景。而陶瓷材料的难加工性使其磨削加工成本居高不下,对其磨削加工机理和先进加工工艺的研究一直是行业的热点课题。磨削温度直接影响砂轮寿命和工件加工质量,是磨削加工领域研究加工过程及其本质的重点。在结构陶瓷材料的磨削过程中,磨削温度可能造成金刚石磨粒石墨化、工件表面残余应力等各种形式的热损伤,从而严重影响金刚石砂轮的寿命和结构陶瓷零件的使用性能。本论文研究了不同材料性能的结构陶瓷材料在不同磨削方式情况下的磨削机理和磨削温度特征及磨削过程中的磨削热传输特性,通过对磨削过程中磨削热的产生和传递机制的分析,有针对性地采取增强冷却和润滑作用的磨削热抑制实验研究。通过对理论解析和实验结果的分析,探讨结构陶瓷磨削过程中磨削热的产生和传输特性以及有效解决磨削热造成工件或者砂轮热损伤问题的手段。研究结果表明,结构陶瓷磨削过程中材料以塑性变形和脆性断裂两种方式去除,而大部分磨削能量是消耗于金刚石磨粒与工件间的塑性滑擦耕犁过程,因此在较小的单颗磨粒切削厚度条件下和磨削延性相对较好的陶瓷材料时磨削比能较高,高的磨削比能使其必须消耗更多的磨削能量,并在磨削弧区砂轮与工件的接触界面上转化为磨削热,而结构陶瓷材料导热性能差和金刚石磨料 良好的热特性使得磨削热传入工件的比例降低,更多的磨削热通过金刚石磨粒来传递使得磨粒点上的温度大幅上升,并可能导致金刚石磨料热损伤及因树脂结合剂软化而产生非正常脱落;通过运用内 冷却方式可以使冷却液 更充分地进入磨削弧区从而带走更多的磨削热而起到更有效的冷却作用,降低磨削温度;而通过施加润滑剂可以减少磨具 表面上金刚石磨粒塑性滑擦耕犁工件过程中两者间的摩擦作用,从而降低了磨削过程中能量消耗,达到了抑制磨削热的目的。
卞平艳[7]2007年在《二维超声振动磨削纳米氧化锆陶瓷的温度场分布特性研究》文中研究表明陶瓷材料由于离子键、共价键为主的键性决定其具有高脆、断裂韧性低、弹性模量高等特点,因此硬脆性的陶瓷材料很难进行铣、刨、磨、抛、钻孔等加工。目前,使用金刚石工具(主要是砂轮)的磨削加工是工程陶瓷去除加工的基本途径。由于刀具与工件之间的相对运动速度很快,工件和金刚石的硬度很高,会在刀具与工件界面引起很高的温度,从而导致工件热损伤和加速刀具的磨损。因此,陶瓷材料的广泛应用迫切需要新的高效高质量的先进磨削加工工艺。将二维超声振动复合加工应用到陶瓷材料的磨削加工中是探寻新的高效磨削技术的创新。本研究通过普通磨削和二维超声振动磨削对比实验,对二维超声振动磨削纳米ZrO_2陶瓷的温度场进行了试验研究。对比磨削比能的特征、形成和分配机理,研究了磨削参数对二维超声振动磨削温度的影响规律,并通过正交试验进行回归分析,给出二维超声振动磨削纳米ZrO_2陶瓷的磨削温度经验公式。在此基础上研究了试件表面形貌、残余应力和显微硬度随磨削温度变化的特征,建立了纳米ZrO_2陶瓷表面变质层结构模型,对它们反映出的材料去除机理和磨削温度的形成机理进行了探讨。并建立了平面磨削时工件的传热学模型,采用有限元法对纳米ZrO_2陶瓷试件在普通和二维超声振动条件下的磨削温度场进行了数值模拟仿真,得到二维超声振动磨削温度场的等温分布图,并获得了磨削温度场的波形组合图。本论文研究发现采用超声振动磨削技术大大扩大了陶瓷材料磨削的塑性加工区域,有效降低了磨削区的温度,从而有利于纳米陶瓷的磨削。有限元数值模拟仿真结果与试验值基本吻合,从理论上证明了数值模拟仿真结果的可靠性,为研究磨削温度场提供了一种新的方法。
参考文献：
[1]. 锯切过程中工具与花岗石界面热特性研究[D]. 曾伟民. 华侨大学. 2002
[2]. 金刚石节块与花岗石界面锯切温度的测量与分析[J]. 于怡青, 曾伟民, 徐西鹏. 工具技术. 2001
[3]. 关于花岗石材高光泽度饰面形成机理的基础研究[D]. 黄辉. 南京航空航天大学. 2002
[4]. 金刚石切削岩石的模拟[D]. 张林中. 中国地质大学（北京）. 2008
[5]. 基于脉动温度拟合的锯切热量分配比例研究[J]. 方从富, 徐西鹏. 金刚石与磨料磨具工程. 2013
[6]. 结构陶瓷磨削机理与热特性分析[D]. 沈剑云. 天津大学. 2004
[7]. 二维超声振动磨削纳米氧化锆陶瓷的温度场分布特性研究[D]. 卞平艳. 河南理工大学. 2007