各向同性热解石墨超精密车削加工机理研究.pdf

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1、第6期机械设计与制造2011年6月MachineryDesign&Manufacture177文章编号：1001—3997(2011)06—0177—03各向同性热解石墨超精密车削加工机理研究聂鹏康晓峰王明海田禾(沈阳航空航天大学机电工程学院，沈阳110136)(中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司，沈阳110034)StudyonuItra—precisiOnturningmechanismforisotropicpyrolyticgraphiteNIEPeng，KANGXiao_fengl,2,WANGMing-hai1,TIANHe(Sheny

2、angAerospaceUniversity，SchoolofMechanicalEngineering，Shenyang110136，China)(ZAVICShenyangAircraftIndustry(Group)CorporationLTD．，Shenyang110034，China)【摘要】通过各向同性热解石墨的纳米印压试验结果分析，并结合基于晶体结构和压头形状的应变梯度理论研究，计算出各向同性热解石墨材料发生脆塑性转变的临界切削厚度，其临界切削厚度在(335．63～1343．15nm之间，在此范围内各向同性热解石墨材料发生了脆塑性转变，

3、主要以塑性方式去除为主。根据脆性材料超精密切削中的脆塑性转变机理，建立了各向同性热解石墨超精密车削h_y-模型，并通过超精密车削试验对研究结果进行验证，表明了所建立超精密切削模型的准确性。关键词：各向同性热解石墨；脆塑性转变；临界切削厚度【Abstract】Throughanalyzingresultofnano-indentationtestonisotrapicpyrolyticgraphite，andthestraingradienttheorybasedonthecrystalstructureandpressureheadshape，the

4、criticalcuttingthicknessoftheisotropicpyrolyticgraphitematerialsasbrittle——ductiletransitionoccursiscalculated,whichscopeisbetween(335．63~1343．15)nm．withinwhichbrittle-ductiletransitionoftheisotropicpyrolyticgraphitemterialsoccurredismainlyremovedbyplasticmode．Accordingtothebri

5、ttle-ductiletransitionmechanismofbrittlematerialsinultra-precisionmachiningprocessing,ultra-precisionturningmodelforisotropicPY—rolyticgraphiteisestablished，ande面edthroughultra-precisionturningtest,whichshowsthe∞curacyQ厂themode1．Keyw0rds：IsOtrOpicpyrolyticgraphite；Brittle-ducti

6、letransition；Thecriticalcuttingthickness中图分类号：TH16，TG501．1文献标识码：A这样可避免材料因脆性易断裂而导致表面质量较低等问题。因此1引言通过对各向同性热解石墨的纳米印压试验研究，可为其是否能够各向同性热解石墨是用作重要装备系统中机械密封装置的实现塑性域加工提供客观依据。各向同性热解石墨材料印压深度关键材料，是国际发展机械密封用炭石墨材料方面取得的重大突为650nm时加卸载曲线，如图1所示；各向同性热解石墨材料印破。各向同性热解石墨材料不仅简化了传统炭石墨材料必须浸渍压深度为880nm时加卸载曲线

7、，如图2所示。可以看出两个位置处理才能用于机械密封的工艺过程，而且使材料的强度、密封、耐点的加卸载曲线如其它塑性材料一样表现为光滑无波动曲线，表磨等性能得到明显提高，充分显示了单一结构炭材料的优越性。明在此印压深度时，各向同性热解石墨材料发生了塑性变形，没我国从2002年开始，经过近五年的努力和投人大量的研制有出现断裂裂纹。即各向同性热解石墨材料在此条件下可以实现费用，2006年取得了突破性的进展，已成功制备出大规格零件的塑性域切削加工，并能够得到高质量的加工工件表面。试样毛坯，毛坯最大厚度可达20ram，最大直径可达q~160mm

8、”。但在零件试加

9、工生产过程中，遇到了非常大的加工难题。主要问题有：(1)车削加工过程中，边缘碎裂；(2)刀具磨损很厉害，耐用