高性能工程陶瓷孔加工的金刚石套钻磨损特性研究

论文摘要

陶瓷复合装甲以其优异的防弹性能、较轻的质量和相对便宜的价格成为新型的防弹装甲材料，应用于坦克装甲车辆以及其它军用车辆的车体、炮塔中。陶瓷复合装甲成型后，根据装车的要求，需要现场进行二次加工，如钻孔、修边、锪窝、切割、开槽等，特别是需要进行大量的钻孔加工。本文所研究的工程陶瓷是陶瓷复合装甲中硬度最高、最难加工、起主要防弹作用的核心材料。本文的主要内容有：第一、工程陶瓷的金刚石套钻加工机理分析。第二，分析金刚石工具各主要参数对刀具性能，特别是对刀具的耐磨性的影响，确定各参数的优选范围、选择原则和工具胎体的配方组成，设计工程陶瓷孔加工用的热压烧结金刚石套钻刀具。第三，以热压烧结金刚石套钻刀具的磨损量为主要指标，采用单因素试验的方法，研究金刚石工具的性能参数和结构参数及定压、钻速等加工工艺参数对耐磨性能指标的影响，即热压金刚石套钻刀具各主要参数对刀具耐磨性能的影响规律、定压与刀具磨损的关系、累积进尺与钻头胎体磨损速度的关系、钻速与钻头胎体磨损速度的关系。第四，对试验中常发生的刀具夹柄扭断现象和刀具打滑现象进行分析，为以后加工工艺参数的选择提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 2 工程陶瓷材料的性能特点
• 2.1 陶瓷材料的结构
• 2.1.1 晶体相
• 2.1.2 玻璃相
• 2.1.3 气相
• 2.2 陶瓷材料的力学性能
• 2.2.1 弹性模量
• 2.2.2 硬度
• 2.2.3 强度
• 2.2.4 摩擦与磨损
• 2.2.5 断裂韧度
• 2.3 陶瓷材料的物理和化学性能
• 2.3.1 热膨胀性能
• 2.3.2 导热性
• 2.3.3 热稳定性
• 2.3.4 化学稳定性
• 2.4 氧化铝陶瓷性能特点
• 2.4.1 力学性能
• 2.4.2 热性能
• 2.5 本章小结
• 3 工程陶瓷材料的加工机理
• 3.1 “压痕断裂力学”模型
• 3.2 陶瓷材料去除方式
• 3.2.1 陶瓷材料的脆性去除
• 3.2.2 陶瓷材料的粉末化去除
• 3.2.3 陶瓷材料的塑性去除
• 3.3 工程陶瓷的加工过程及表面形貌
• 3.3.1 金刚石磨粒切削陶瓷的过程分析
• 3.3.1.1 金刚石磨粒的作用
• 3.3.1.2 磨粒的临界切削厚度
• 3.3.1.3 磨粒的磨削过程
• 3.3.2 金刚石磨粒切削陶瓷的表面形成
• 3.3.3 工程陶瓷的烧结金刚石套钻磨削表面微观形貌
• 3.4 本章小结
• 4 烧结金刚石钻头的研制
• 4.1 烧结金刚石钻头参数设计依据
• 4.2 金刚石钻头结构和工艺
• 4.2.1 热压烧结金刚石制品的工艺流程
• 4.2.2 烧结金刚石工具的结构与组成
• 4.3 金刚石质量
• 4.3.1 金刚石的冲击韧性
• 4.3.2 金刚石的抗压强度
• 4.3.3 金刚石晶形
• 4.3.4 金刚石热稳定性
• 4.3.5 金刚石钻头对金刚石质量的选择
• 4.4 金刚石粒度
• 4.4.1 金刚石粒度的选择
• 4.4.2 金刚石粒度的配比
• 4.5 金刚石浓度
• 4.6 钻头胎体
• 4.6.1 胎体材料的选择原则
• 4.6.2 胎体的物理机械性能
• 4.6.3 胎体配方
• 4.7 水路系统
• 4.8 本章小结
• 5 金刚石套钻的磨损试验研究
• 5.1 影响金刚石工具磨损的因素
• 5.1.1 工具性能
• 5.1.2 加工条件
• 5.1.3 加工对象
• 5.2 金刚石工具磨损特性
• 5.2.1 磨粒磨损形式
• 5.2.2 金刚石工具磨损机理和形式
• 5.2.3 砂轮磨损的形态与原因
• 5.2.3.1 砂轮磨损的形态
• 5.2.3.2 砂轮磨损的原因
• 5.2.4 砂轮磨损的特征
• 5.3 地质金刚石钻头的破坏形态及磨损规律
• 5.3.1 地质钻头的破坏形态分析
• 5.3.1.1 钻头底唇拉槽磨损
• 5.3.1.2 钻头底唇抛光
• 5.3.1.3 钻头内阶梯或内喇叭状磨损
• 5.3.2 地质金刚钻头磨损规律
• 5.3.2.1 金刚石磨损规律
• 5.3.2.2 胎体磨损规律
• 5.4 烧结金刚石钻头磨损试验研究
• 5.4.1 试验方法
• 5.4.2 试验条件
• 5.4.3 试验结果分析
• 5.4.3.1 金刚石套钻刀具的重量变化趋势
• 5.4.3.2 金刚石浓度对刀具磨损的影响
• 5.4.3.3 金刚石粒度对刀具磨损的影响
• 5.4.3.4 金刚石套钻水口对磨损的影响
• 5.4.3.5 金刚石套钻壁厚对刀具磨损的影响
• 5.4.3.6 定压对金刚石刀具磨损的影响
• 5.4.3.7 钻头钻速与累积进尺的关系
• 5.4.3.8 钻头胎体磨损速度与累积进尺的关系
• 5.4.3.9 钻头胎体磨损速度与钻速的关系
• 5.4.3.10 主要试验现象分析
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本文完成的主要内容
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 需要进一步研究的内容
• 参考文献