SiC_f/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术研究

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碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_f/SiC复合材料)具有硬度高、耐高温、化学稳定性好、耐辐射、热中子吸收截面小等诸多优点,在航天航空领域具有广阔的应用前景。在能源领域,由于其经济性、安全性、高事故容错能力等特性受到广泛关注,但SiC_f/SiC复合材料硬度高、脆性大、各向异性明显,内部存在大量气孔缺陷,在加工过程中容易产生毛刺、纤维断裂、基体破碎等多种加工缺陷,同时其具有长度大、直径小,壁厚薄,在加工过程中难以定位、夹持,并容易出现震颤、断裂的现象,因此其二次加工困难严重制约了SiC_f/SiC复合材料的发展。本文对SiC_f/SiC复合材料细长薄壁管件外表面加工技术展开研究,探究工件的装夹方式、加工工艺方法,材料的去除机理、加工缺陷、表面加工质量粗糙度,刀具磨损规律等,具体研究内容如下:(1)针对SiC_f/SiC复合材料细长薄壁管件的结构特点,提出使用两端内孔定位的方法,并实现一端夹紧,一端轴向浮动辅助支撑。通过实验对两种金刚石刀具进行对比,;提出高速点磨削的的加工工艺方法,搭建实验平台。(2)探究磨粒对不同方向纤维束的作用机理,探究材料的去除机理,并对材料的加工破损和缺陷进行观察分析,包括管件断裂、崩碎、毛刺、纤维脆性断裂等、(3)探究主轴转速、磨削深度、刀具进给速度、磨粒直径对表面微观形貌和粗糙度值的影响,获得最佳工艺参数范围。分析刀具的磨损形式,得出磨粒的磨耗磨损是刀具磨损的主要形式;进行刀具磨损实验探究,得到了刀具磨损量与磨削距离的规律,发现粒度为80目的电镀金刚石磨头最适合于该材料的磨削加工,提出了解决降低刀具磨损对工件直径影响和减少换刀次数、提升加工效率的策略。对300mm长工件进行加工,获得较好的加工成果
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