近二十年来,随着科学研究的不断深入,颗粒增强铝基复合材料已经发展成为航空航天及汽车工业常用的一种重要新材料。这种材料具有高比强度和比刚度、低热膨胀系数、低密度、高微屈服强度、良好的尺寸稳定性和导热性以及耐磨、耐疲劳等优异的力学性能和物理性能。由于此类材料具有各向同性并能适用于不同的加工方法(如挤压、锻造或轧制成各种型材),随着对其制备工艺、力学性能的研究取得显著进展,其应用已扩展到电子、体育用品等日用消费品领域,如制作自行车框架、微电子器件的机座等。而在各种颗粒增强铝基复合材料中,SiC因其具有较小的密度、较低的制备成本,已成为目前颗粒增强铝基复合材料中使用最多的增强颗粒之一。 SiC颗粒增强铝基复合材料的基体中弥散分布着的SiC颗粒具有高模量、高强度、高硬度(2800HV)以及良好的高温性能。这些增强颗粒的强化使得复合材料的屈服强度提高,但复合材料中SiC颗粒周围和远离颗粒处应力很不均匀,同时SiC颗粒几乎不可塑性变形,因此在切削加工过程中基体发生塑性变形而SiC颗粒只发生弹性变形、转动、脆性破坏或脱落,这既不同于脆性材料的切削,也不同于塑性的普通铝合金的切削;同时,作为增强相的SiC颗粒本身即是一种高硬度的磨料,在切削过程中会使刀具产生较大的磨损。上述特性使得SiC颗粒增强铝基复合材料的切削加工性较差,限制了这种材料的进一步推广和使用。目前国内外研究多集中于用硬质合金、PCD刀具对这种材料进行车削或振动车削加工,而对其切削性能如切削力、表面质量(表面粗糙度、表面形貌)的研究较少。本文主要对SiC颗粒增强铝基复合材料在高速铣削条件下的切削性能进行试验与分析。通过铣削试验研究了铣削速度对切削力、表面粗糙度、表面形貌的影响以及铣削过程中刀具的磨损,揭示了该材料的高速切削机理,并获得了可保证较高加工表面质量的铣削参数范围,对实现此类材料的高效高精度加工具有重要意义。
2.试验条件与方法
由于复合材料基体中散布着硬脆的SiC颗粒,切削过程中振动较大,因此铣削加工采用高性能的高速加工中心,刀具选用耐磨性优良、耐热性较好、硬度和韧性较高的超细颗粒涂层硬质合金刀具。 机床:DMU70V高速加工中心(2262009-GB),主轴转速:20~12000r/min。(源自:中华机械网)
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