Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具切削试验研究
【摘要】：传统的切削加工过程中通常要使用大量的切削液,尽管切削液在冷却、润滑中起到重要的作用,但是他对资源消耗,环境和人体健康产生了一系列的负作用。针对这种情况,本文以Al_2O_3为基体,TiN为增强相,纳米CaF_2为固体润滑剂,MgO、Ni、Mo等为烧结助剂烧制出Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具,并进行了切削试验。研究主要包括:1.经球磨、干燥、冷压成型、真空烧结等一系列工艺烧制出Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具,其抗弯强度为615MPa、硬度为11.8GPa、断裂韧性为3.6MPa·m~(1/2) 。2.用所制备的Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具采用单一法对45钢进行切削试验,采用测力仪测量切削力,红外热像仪测量切削温度,显微镜观测后刀面磨损量。研究结果表明切削45钢时主要的磨损形式为磨粒磨损。3.制备Al_2O_3-TiN陶瓷刀具(通过力学性能测试,其抗弯强度为810MPa、硬度为14.8GPa、断裂韧性为3.8MPa·m~(1/2)。)作为对比刀具进行切削试验,结果表明Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具在切削过程中的摩擦因数比Al_2O_3-TiN陶瓷刀具的摩擦因数小,具有自润滑作用,且当切削速度v=109~120m/min,f=0.102mm/r,a_p=0.4mm时的自润滑作用最佳。4.采用Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具切削Cr12模具钢,得出在不同切削速度条件下刀具后刀面磨损量、工件表面质量随切削速度的变化规律。结果表明,Al_2O_3-TiN-CaF_2自润滑陶瓷刀具更适合用于切削45钢,刀具寿命和加工质量均有所提高。5.将所制备的自润滑陶瓷刀具在微量润滑条件下进行切削试验。结果表明,高速切削时,微量润滑与自润滑陶瓷刀具相结合得到的切削温度比单独自润滑陶瓷刀具时切削温度低,但摩擦因数差别不大。原因在于降低了切削温度,自润滑陶瓷刀具中固体润滑剂CaF_2需要一定的温度才能形成润滑膜,自润滑陶瓷刀具不能正常形成润滑膜,所以摩擦因数会变大。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711
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