OARS -开放存取奖励系统gydF4y2Ba
DOI: 10.2240 / azojomo0218gydF4y2Ba

激光修整金刚石磨石对陶瓷的低比磨能加工gydF4y2Ba

Kazuki Jodan, Koji Matsumaru和Kozo IshizakigydF4y2Ba

版权AD-TECH;被许可人AZoM.com私人有限公司gydF4y2Ba

这是一篇AZo开放获取奖励系统(AZo- oars)的文章,在AZo- oars的条款下分发gydF4y2Ba//www.wireless-io.com/oars.aspgydF4y2Ba在适当引用原著的情况下,允许不受限制地使用,但仅限于非商业性传播和复制。gydF4y2Ba

AZojomo (ISSN 1833-122X)第2卷2006年6月gydF4y2Ba

主题gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

详细联系方式gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

激光修整是实现陶瓷高效磨削的一种有效修整方法。gydF4y2Ba由于激光修整达到了磨粒的突出高度,而没有发生磨粒脱落,因此激光修整后的磨粒数高于机械修整后的磨粒数,保持了磨粒的初始分布。gydF4y2Ba因此,LGS比MGS含有更多的有效切削刃,并在磨削表面形成更多的磨削槽。gydF4y2Ba因此,LGS比MGS的比磨削能更低。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

激光修整,金刚石磨石,陶瓷加工,比磨削能量gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

硬脆材料的使用,如eng欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba工程陶瓷和光学玻璃的数量已经显著增加,以实现小型化、低能耗和电子、光学或磁性器件的新应用。gydF4y2Ba对于这类材料的加工,金刚石磨石(GSs)得到了广泛的欧洲杯足球竞彩应用。gydF4y2Ba金刚石GS由金刚石磨料颗粒和孔隙(有时没有孔隙)组成。gydF4y2Ba为了实现高效率和高精度的磨削,金属基金刚石具有较高的刚性,是一种有效的磨削工具。gydF4y2Ba相反,这类GSs需要一个表面处理过程,称为修整,以去除基质材料,并保持有效的切削刃的研磨颗粒。gydF4y2Ba最常见的是,修整过程是机械执行的,由修整器加工GS的表面。gydF4y2Ba这一机械过程受到许多参数的影响,如GS和修整器的类型、修整速度、润滑剂等,使操作人员难以获得所需的切削刃在GS表面的分布。gydF4y2Ba作者小组开发了一种激光修整工艺[1],用于修整多孔铸铁基体金刚石GSs[2,3]。gydF4y2Ba基体材料的选择性去除对磨粒损伤最小[4,5]。gydF4y2Ba修整对GSs的表面形貌起着重要的作用,如磨粒的突出高度。gydF4y2Ba通过修整来控制表面形貌是实现高效精密磨削的关键。gydF4y2Ba在本报告中,对多孔铸铁基体金刚石GS进行激光修整,测量修整表面的平均磨粒突出高度。gydF4y2Ba为了表明激光修整的效率,对激光修整后的氧化锆陶瓷进行了比磨削能的评价。gydF4y2Ba

实验gydF4y2Ba

多孔铸铁基体金刚石GSs (150-200gydF4y2BaμgydF4y2BaM级金刚石颗粒:19卷%,5gydF4y2BaμgydF4y2Bam大小铸铁:gydF4y2Ba56%体积%和孔隙率:26%体积%)的制备方法与[3]报道的相同。gydF4y2Ba对表面粗糙度最大的GS烧结表面进行修整,gydF4y2BaRgydF4y2BaygydF4y2Ba,约为10gydF4y2BaμgydF4y2Bam。gydF4y2Ba用Nd-YAG激光器在波长为532nm,重复频率为1 khz,波长为0.01 MJm的照射条件下进行激光修整gydF4y2Ba-2gydF4y2Ba-通量,0.05 MMSgydF4y2Ba-1gydF4y2Ba如图1 (LGS)所示的激光辐照系统的扫描速度。gydF4y2Ba

作为对比,还制备了由玻璃基体cgc #180棒状修整器(MGS)机械修整的GS。gydF4y2Ba敷料在10毫米的供水下进行gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba,修整速度为6毫秒gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba, 5个修整饲料gydF4y2BaμgydF4y2Ba每次穿深为M,总穿深为50gydF4y2BaμgydF4y2Bam。gydF4y2Ba所制备的GSs的磨削表面呈矩形gydF4y2BabgydF4y2BaxgydF4y2BalgydF4y2Ba= 4毫米gydF4y2BaxgydF4y2Ba13毫米,gydF4y2BabgydF4y2Ba和gydF4y2BalgydF4y2Ba分别为GS的宽度和长度。gydF4y2Ba通过0.4 MPa恒压磨削试验和磨削速度对两种GSs进行检测。gydF4y2BaVgydF4y2Ba, 10毫秒gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba,研磨钇部分稳定氧化锆(Y-TZP;杨氏模量:211 GPa,抗弯强度:897 MPa,维氏硬度:11.9 MPa,断裂韧性:7.2 MNmgydF4y2Ba3/2gydF4y2Ba),在10毫米的供水下进行10分钟gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba磨削系统原理图如图2所示。gydF4y2Ba研磨前,研磨材料表面采用SD600V(玻璃化结合剂金刚石磨石,#600)加工,确保表面粗糙度在10以内gydF4y2BaμgydF4y2Ba米gydF4y2BaRgydF4y2BaygydF4y2Ba.gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba本研究采用的激光辐照系统。gydF4y2Ba在直径为0.7 mm的激光头上产生的激光束通过光学镜子和透镜照射到样品GS的表面。gydF4y2Ba样品GS由激光扫描自动工作台操作。gydF4y2Ba用功率计监测光束直径和功率来估计激光的能量密度。gydF4y2Ba

图2:gydF4y2Ba反向恒压磨削试验系统的原理图。gydF4y2Ba修整后的GS固定在支架上,并压在旋转的杯状地面材料上。gydF4y2Ba表面gydF4y2BaY-TZPgydF4y2Ba磨削试验前用600号玻璃基金刚石磨石(SD600V)加工。gydF4y2Ba坐标原点在旋转物体的中心和地面上gydF4y2BaY-TZPgydF4y2Ba.gydF4y2Ba

在研磨试验中,Y-TZP呈杯状旋转,GS样品压在Y-TZP上。gydF4y2Ba切向磨削力,gydF4y2BaFgydF4y2Ba,以及位移,gydF4y2BadgydF4y2Ba,分别采用称重传感器和涡流位移传感器进行检测。gydF4y2Ba可磨性评价,去除体积比,gydF4y2BavgydF4y2Ba,研磨比能,gydF4y2BaegydF4y2Ba的计算公式如下:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BatgydF4y2Ba研磨时间。gydF4y2Ba本报告所采取的协调如下gydF4y2BazgydF4y2Ba,gydF4y2BargydF4y2Ba,gydF4y2BaθgydF4y2Ba,分别对应杯状地磁的深度、半径距离和方位角,如图2所示。gydF4y2Ba

用共聚焦激光扫描显微镜(CLM)观察修整后的GSs表面和磨后的GSs表面,gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,在每个深度测量,gydF4y2BazgydF4y2Ba, GS表面的。gydF4y2Ba观察视图调整为1.17 mm × 1.47 mm的矩形区域。gydF4y2Ba在矩形的GS表面4mmgydF4y2BaxgydF4y2Ba13毫米,5个视图,相当于总面积的16%。gydF4y2Ba表面截面积比,gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba一个gydF4y2BaogydF4y2Ba是总面积的函数吗gydF4y2BazgydF4y2Ba根据之前报道的[6]方法,获得了用于评价磨粒突出高度的方法。gydF4y2Ba通过CLM观测分析了Y-TZP的磨削表面,重点分析了垂直于磨削方向的单位长度的磨削槽数。gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

激光修整表面的一系列等高线图gydF4y2BazgydF4y2Ba如图3所示。gydF4y2Ba黑暗的部分是gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba在每个深度。gydF4y2Ba当gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba在磨粒上出现了晶粒数和深度的变化。gydF4y2Ba通过CLM对被试磨石的磨后表面和磨后表面进行观察,得到了颗粒密度和表面截面比。gydF4y2Ba图4显示了颗粒密度,gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba,gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba作为…的函数gydF4y2BazgydF4y2Ba以及打磨后的变化。gydF4y2Ba实心标记和开口标记分别表示来自打磨表面和地面的数据。gydF4y2BaLGS显示更高gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba相比之下,MGS的降幅为30%gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba用敷料后脱落。gydF4y2Ba磨后LGS无颗粒脱落现象gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Bamg含量降低1 mmgydF4y2Ba-2gydF4y2Ba研磨之后。gydF4y2Ba的gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2BaLGS的分布趋于较高gydF4y2BazgydF4y2Ba,显示了磨削后基体的变形,而这在mggs中看不到。gydF4y2Ba图5显示了的差异gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba或者尖端密度,gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba,和表面截面积的差异,gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba),作为的函数gydF4y2BazgydF4y2Ba.gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2BaLGS的值是MGS的2倍,MGS在修整过程中损失了谷物。gydF4y2Ba的gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba-z曲线表明LGS的晶粒随深度呈排列状分布。gydF4y2BaMGS的基体表面是平坦的,通过磨削可以忽略差异,而LGS的基体表面为10gydF4y2BaμgydF4y2Ba最大值的m-移位gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba)gydF4y2BazgydF4y2Ba由于变形。gydF4y2Ba

分布的gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba和gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba)给出平均值,将其视为概率分布。gydF4y2Ba根据gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba)分布和gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba的分布,深度的中值gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba)为基线,深度的中位数为gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba为平均刃深。gydF4y2Ba因此,经修整的LGS和mggs的平均磨粒突出高度为12.9gydF4y2BaμgydF4y2Bam和43.7gydF4y2BaμgydF4y2Bam,分别。gydF4y2BaLGS的突出高度变为25.2gydF4y2BaμgydF4y2Bam,由于基体材料变形,mg合金的m略有下降,为42.9gydF4y2BaμgydF4y2BaM是由颗粒沉降引起的。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2Ba作为深度z函数的激光修整表面的一系列等高线图。gydF4y2Ba深色部分,表面截面面积A,随z增加而增加。gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba晶粒密度分布,gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba,和表面积比,gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba深度,gydF4y2BazgydF4y2Ba.gydF4y2BaLGS显示更高gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba磨后无颗粒脱落现象,比MGS低30%gydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba用研磨后的卸料。gydF4y2Ba分布gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2BaLGS试样磨削后基体变形明显,而MGS试样磨削后基体变形明显。gydF4y2Ba

图5。gydF4y2Ba最前沿的密度,gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba,及表面截面积比之差,gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba),作为深度的函数,gydF4y2BazgydF4y2Ba.gydF4y2Ba的中位数处的深度gydF4y2BaΔgydF4y2Ba(gydF4y2Ba/一个gydF4y2BaogydF4y2Ba)作为基线,深度在中位数处gydF4y2BaΔgydF4y2BaNgydF4y2BaggydF4y2Ba分布被认为是一个平均的切割深度。gydF4y2Ba因此,经处理的LGS和mg的平均磨粒突出高度为12.9gydF4y2BaμgydF4y2Bam和43.7gydF4y2BaμgydF4y2Bam,分别。gydF4y2BaLGS的突出高度变为25.2gydF4y2BaμgydF4y2BaM磨削后由于基体变形。gydF4y2Ba

对于LGS,由于基体材料的变形,初始的平均磨粒突出高度容易发生变化,因此实际的磨粒突出高度高于初始值。gydF4y2Ba

表面剖面对比gydF4y2BargydF4y2Ba在经过LGS和MGS研磨的Y-TZP表面上的方向,如图6所示。gydF4y2Ba通过对Y-TZP的地面观测,9毫米gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba槽为LGS和6毫米gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba镁合金槽的单位长度确定为gydF4y2BargydF4y2Ba.gydF4y2Ba这些沟槽数的差异为30%,因此,有效晶粒数在LGS表面一定高出30%。gydF4y2BaLGS和MGS之间槽数的差异与图4中描述的磨料-晶粒密度的差异相对一致。gydF4y2Ba通过Y-TZP的恒压磨削,gydF4y2BavgydF4y2Ba如图7所示gydF4y2BaegydF4y2Ba图8为磨削长度的关系,gydF4y2BalgydF4y2Ba(gydF4y2BalgydF4y2Ba=gydF4y2BalgydF4y2BaxgydF4y2BatgydF4y2BaxgydF4y2Ba杯子形状的Y-TZP的旋转)。gydF4y2Ba的价值gydF4y2BavgydF4y2Ba随gydF4y2BalgydF4y2Ba在LGS和MGS的情况下。gydF4y2Ba

图6。gydF4y2Ba沿半径方向的表面轮廓,gydF4y2BargydF4y2Ba,(坐标如图1所示)在Y-TZP表面由LGS (a)和MGS (b)接地。gydF4y2BaLGS形成了9毫米的沟槽gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba而镁合金形成的6毫米的数量减少了约30%gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba.gydF4y2Ba这些数字之间的差异与LGS和MGS之间的磨粒密度的差异是一致的,这是在表面处理时观察到的。gydF4y2Ba

图7:gydF4y2Ba去除体积率,gydF4y2BavgydF4y2Ba,为磨削长度的函数,gydF4y2BalgydF4y2Ba.gydF4y2Ba的价值gydF4y2BavgydF4y2Ba减少与gydF4y2BalgydF4y2Ba.gydF4y2Ba在研磨之初,gydF4y2BavgydF4y2BaLGS比MGS高出一倍以上。gydF4y2Ba

图8:gydF4y2Ba比磨削能,gydF4y2BaegydF4y2Ba,为磨削长度的函数,gydF4y2BalgydF4y2Ba.gydF4y2BaLGS显示不断下降gydF4y2BaegydF4y2Ba比出来。gydF4y2Ba的价值gydF4y2BaegydF4y2Ba在上的某些点上,MGS突然显示出显著的高值gydF4y2BalgydF4y2Ba.gydF4y2Ba

在研磨之初,gydF4y2BavgydF4y2BaLGS比MGS高出一倍以上。gydF4y2Ba在gydF4y2BalgydF4y2Ba150米,gydF4y2BavgydF4y2BaLGS的值始终高于MGS。gydF4y2Ba相应地,e增加gydF4y2BalgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2BaLGS的值低于MGS的值。gydF4y2Ba在gydF4y2BalgydF4y2Ba在150 ~ 200 m和300 m处,MGS呈现显著的高值gydF4y2BaegydF4y2Ba.gydF4y2Ba这些值可能表明随着磨粒位移而增加的磨削能量。gydF4y2Ba在整个磨削试验过程中,LGS的能量随磨粒位移而增加。gydF4y2Ba在整个磨削试验过程中,LGS的磨削效率不断高于MGS。gydF4y2Ba

综上所述,激光修整技术能够在不发生颗粒位移的情况下保持颗粒的初始分布,从而获得比磨削能更低的磨削比能量。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

为了实现金刚石磨石对陶瓷的高效加工,利用脉冲Nd-YAG激光的二次谐波产生,对多孔铸铁基体金刚石磨石进行激光修整。gydF4y2Ba通过300米恒压研磨试验,LGS对部分稳定氧化锆的比研磨能量低于机械研磨石(MGS)。gydF4y2Ba从表面观察可以看出,由于没有磨粒脱落,LGS的晶粒分布在深度上比MGS更有方向性。gydF4y2Ba其结果是,与镁合金相比,在研磨材料表面形成了更多的研磨槽。gydF4y2Ba因此,LGS具有较高的有效切削刃数,实现较低的比磨削能量。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba作者们希望对日本政府通过文部科学省21世纪卓越中心(COE)项目部分支持这一工作表示感谢。欧洲杯线上买球gydF4y2Ba这项研究的一部分也得到了日本新能源和工业技术开发部(NEDO)的支持。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

1.gydF4y2BaK. Ishizaki, A. Takata,“磨石的非接触式修整方法及其设备”,日本专利JP11-285971。gydF4y2Ba

2.gydF4y2Ba“多孔铸铁结合剂金刚石砂轮的制备及其对难磨陶瓷的磨削性能评价”,硅酸盐学报。Soc。日本的gydF4y2Ba104gydF4y2Ba[7](1996) 610 - 613。gydF4y2Ba

3.gydF4y2Ba“脉冲电流烧结法制备多孔铸铁结合剂金刚石砂轮的研究”,北京科技大学学报(自然科学版),gydF4y2Ba日本的j。Soc。Powd。和Powd。金属。gydF4y2Ba46gydF4y2Ba[3](1999) 257 - 261。gydF4y2Ba

4.gydF4y2Ba“陶瓷加工用多孔铸铁结合剂金刚石砂轮的激光修整工艺”,gydF4y2Ba脱线技术顾问。板牙。Proc。j . (ATM)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba[2](2000) 117 - 123。gydF4y2Ba

5.gydF4y2BaFunakoshi, K. Jodan, K. Matsumaru, K. Ishizaki,gydF4y2Ba《陶瓷加工用多孔铸铁结合剂金刚石砂轮的激光修整工艺》,gydF4y2BaInterceram,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba[6](2001) 466 - 469。gydF4y2Ba

6.gydF4y2BaK. Jodan, K. Matsumaru, M. Nanko, K. Ishizaki,“用于磨石的磨粒突出高度的精确估算方法”,ATM,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba[1](2003) 25 - 30。gydF4y2Ba

详细联系方式gydF4y2Ba

Kazuki Jodan, Koji Matsumaru和Kozo IshizakigydF4y2Ba

长冈工业大学gydF4y2Ba
长冈,新泻,940 - 2188gydF4y2Ba
日本gydF4y2Ba

电子邮件:gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba

论文发表在《材料与材料加工技术进展》,5[2](2003)40-45。欧洲杯足球竞彩gydF4y2Ba

告诉我们你的想法gydF4y2Ba

你对这篇文章有什么评论、更新或想要补充的吗?gydF4y2Ba

离开你的反馈gydF4y2Ba
提交gydF4y2Ba