钛合金专用树脂CBN磨具的制备与磨削性能的研究

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钛合金是一种典型的难磨金属材料。砂轮粘附严重、磨削温度较高,是钛合金磨削加工亟待解决的两个问题。树脂CBN磨具由于CBN磨料硬度高、强度大、稳定性好,结合剂强度和硬度可调范围较广,适合应用于钛合金材料的精磨加工。本文将开展钛合金专用树脂CBN磨具的制备及钛合金磨削加工的研究,以寻求润滑性能好、导热散热吸热效果良好的磨削加工工具,改善磨削过程中的磨具粘附、工件烧伤的问题,并用热分析及电镜等手段进行了结构表征。本文以树脂CBN磨具配方为基础,研究了其混料工艺、装模工艺、热压工艺以及固化工艺,确定了制备树脂CBN磨具的最佳工艺流程。以固体润滑剂和热吸收剂为研究对象,选用固体润滑剂:石墨、HBN、PTFE,热吸收剂:硬脂酸钡、铝镁水滑石,分别添加不同含量到树脂CBN磨具中,对磨具进行力学性能分析以及磨削性能研究。同时以水和煤油为磨削液,分别对添加HBN的树脂CBN磨具以及添加PTFE的树脂CBN磨具进行磨削性能考察。研究结果表明:以石墨为润滑剂的配方,石墨添加量为8g的磨具磨削比为3.80,摩擦力为35.70N,摩擦系数为0.27,具有最高的磨削比,摩擦力和摩擦系数最小,能够平稳顺利的进行磨削,磨具无粘附,工件未烧伤。以HBN为润滑剂的配方,HBN添加量为8g的磨具磨削比为3.64,摩擦力为29.86N,摩擦系数为0.22,具有最高的磨削比,摩擦系数和摩擦力最小,磨削过程平稳顺利,磨具无粘附,工件未烧伤。以PTFE为润滑剂的配方中,PTFE添加量为4g时的磨具磨削比为3.51,摩擦力为31.69N,摩擦系数为0.23,具有最高的磨削比,磨削过程平稳顺利,磨具无粘附,工件未烧伤,工件去除率最高。对比三个系列润滑剂配方的磨削性能,PTFE系列磨具的润滑效果最好,HBN次之。以硬脂酸钡为热吸收剂的磨具的硬度和强度会大幅下降,影响磨具的正常使用。以铝镁水滑石为热吸收剂的配方,水滑石添加量为6g的磨具磨削比为4.00,摩擦力为41.64N,摩擦系数为0.31,具有最高的磨削比,磨削过程平稳顺利,磨削过程发热不明显,磨具无粘附,工件未烧伤。以HBN为润滑剂的磨具,使用水作为磨削液磨削TC4钛合金,其磨削比要比使用煤油作为磨削液的磨削比要高。以PTFE为润滑剂的磨具,使用煤油作为磨削液磨削TC4钛合金,其磨削比要比使用水作为磨削液的磨削比要高。PTFE系列磨具在以煤油为磨削液磨削TC4钛合金,工件磨削面光洁度最佳。
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