Cu-Sn合金粉对树脂结合剂超硬制品力学性能和磨削性能影响的研究

论文摘要

树脂结合剂超硬制品是实现高效、节能、高精和自动化磨削加工作业不可或缺的工具。它虽然具有自锐性好、磨削锋利的优点，但是由于树脂自身结构的原因，导致其耐热性差、树脂磨具强度低和形状保持性差。根据文献调研并结合当前树脂结合剂超硬制品行业的现状，目前国内外多采用Cu粉作为树脂结合剂超硬制品的添加剂，但Cu的塑性太大，导致磨具加工工件时易堵塞，从而烧伤加工工件表面，影响加工工件表面质量。本课题针对此种情况，采用Cu-Sn合金粉代替Cu粉作为树脂结合剂超硬制品的添加剂。通过对Cu-Sn合金粉的铜锡比例、含量、粒度、形状四个影响因素的控制，本文系统的研究了Cu-Sn合金粉的铜锡比例、含量、粒度、形状对树脂结合剂超硬磨具的力学性能、耐热性能和磨削性能的影响和作用机理。本实验采用水泥电动抗折机分别测定填充Cu粉和Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬制品的抗折强度；采用洛氏硬度计测定树脂结合剂超硬制品的表面硬度；采用综合热分析仪测定树脂结合剂超硬制品的热分解温度；采用扫描电镜和能谱仪测定树脂结合剂超硬制品的断口微观结构和成分；通过动平衡机对经过优化的树脂结合超硬砂轮进行动平衡校正；在金刚石薄片切割机上以硬质合金为工件对树脂结合剂超硬砂轮进行磨削性能的实验；通过表面粗糙度仪对硬质合金工件的磨削表面的粗糙度进行测定。结果表明:填充Cu粉的树脂结合剂超硬制品的抗折强度高于填充Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬制品的抗折强度；不同铜锡比例的Cu-Sn合金粉对树脂结合剂超硬制品抗折强度的影响效应不同；填充Cu粉的树脂结合剂超硬制品的表面硬度低于填充Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬制品的表面硬度；树脂对Cu粉的润湿性能好于其对Cu-Sn合金粉的润湿性能，即树脂与Cu粉的界面结合力高于其与Cu-Sn合金粉的界面结合力；Cu-Sn合金粉对树脂结合剂超硬制品的热分解温度的改善程度好于Cu粉对树脂结合剂超硬制品的热分解温度的改善程度；填充Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬磨具的磨削转矩、磨削功率和磨削电流低于填充Cu粉的树脂结合剂超硬磨具的磨削转矩、磨削功率和磨削电流，磨削比提高了一倍，即填充Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬磨具的磨削性能好于填充Cu粉的树脂结合剂超硬磨具的磨削性能；填充Cu-Sn合金粉的树脂结合剂超硬磨具磨削加工工件的表面粗糙度小于填充Cu粉的树脂结合剂超硬磨具磨削加工工件的表面粗糙度。这对于越来越要求高精度的现代加工工业具有非常重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 本课题国内外研究现状
• 1.2.1 金刚石磨具磨削加工的特点
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 树脂填充改性
• 1.3.1 树脂填充改性的优点
• 1.3.2 添加剂在树脂中的分散形态结构
• 1.3.3 影响填充改性复合材料性能的因素
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原材料
• 2.2 实验仪器与设备
• 2.3 树脂结合剂超硬制品测试样条的制备工艺流程
• 2.4 树脂结合剂超硬制品的制备工艺流程
• 2.5 树脂结合剂超硬制品的性能测试与表征
• 第三章 树脂结合剂超硬制品力学性能的测定与机理分析
• 3.1 Cu 粉对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及其机理分析
• 3.1.1 相同粒度 Cu 粉的添加量对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及分析
• 3.1.2 Cu 粉的粒度对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及分析
• 3.2 Cu-Sn 合金粉对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及其机理分析
• 3.2.1 铜锡比例相同的 Cu-Sn 合金粉的填充量对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及分析
• 3.2.2 铜锡比例相同的 Cu-Sn 合金粉的粒度对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及分析
• 3.2.3 铜锡比例不同的 Cu-Sn 合金粉对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及分析
• 3.3 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉对树脂结合剂超硬制品力学性能的影响及其机理分析
• 3.3.1 相同粒度的 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉对树脂结合剂超硬制品的力学性能的影响与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 树脂结合剂超硬制品的微观结构与耐热性能的分析
• 4.1 添加 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的微观结构的比较与分析
• 4.2 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉对树脂结合剂超硬制品耐热性的影响及其机理分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 树脂结合剂超硬制品磨削性能的比较与分析
• 5.1 在同一磨削工艺参数下添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削性能的比较与分析
• 5.1.1 在同一磨削工艺参数下添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削转矩的比较
• 5.1.2 在同一磨削工艺参数下添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削功率和电流的比较
• 5.1.3 在同一磨削工艺参数下添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削比的比较
• 5.1.4 在同一磨削工艺参数下添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品加工工件表面光洁度的比较
• 5.2 磨削工艺参数对添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品磨削性能的影响
• 5.2.1 磨削工艺参数对添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削转矩的影响
• 5.2.2 磨削工艺参数对添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削功率和电流的影响
• 5.2.3 磨削工艺参数对添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品的磨削比的影响
• 5.2.4 磨削工艺参数对添加相同体积 Cu 粉和 Cu-Sn 合金粉的树脂结合剂超硬制品加工工件表面光洁度的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 创新性
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士期间发表的学术论文