【摘 要】
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铝基碳化硅（SiCp/Al）是一种在航空航天、电子器件、光学工程等领域广泛应用的金属基复合材料,当其中碳化硅体积分数大于50%时常被称为高体分铝基碳化硅。高体分铝基碳化硅具有更高的脆性和硬度,加工过程中经常导致崩边、脆性断裂、亚表面损伤等边缘和表面缺陷,因此高体分铝基碳化硅精密加工已成为难加工材料切削领域的研究热点。针对上述问题,本课题围绕高体分铝基碳化硅超声振动钻削的缺陷形成、损伤特征、质量控制
【基金项目】
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河南省高等学校重点科研项目（21A460015）; 国家自然科学基金（52175397）的重要组成部分
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铝基碳化硅（SiCp/Al）是一种在航空航天、电子器件、光学工程等领域广泛应用的金属基复合材料,当其中碳化硅体积分数大于50%时常被称为高体分铝基碳化硅。高体分铝基碳化硅具有更高的脆性和硬度,加工过程中经常导致崩边、脆性断裂、亚表面损伤等边缘和表面缺陷,因此高体分铝基碳化硅精密加工已成为难加工材料切削领域的研究热点。针对上述问题,本课题围绕高体分铝基碳化硅超声振动钻削的缺陷形成、损伤特征、质量控制开展了深入研究。论文的主要研究内容如下:（1）基于单颗粒金刚石变切深刻划试验,通过刻划力和划痕形态的分析,揭示了高体分Si Cp/Al的塑脆性微观去除特征;通过恒切深刻划试验,探讨了施加超声振动对划痕质量的影响规律。（2）高体分铝基碳化硅切削仿真方法的建立。利用ABAQUS仿真软件对高体分铝基碳化硅材料的Al基体和Si C颗粒分别进行建模,最后使用绑定连接结合在一起,从而模拟出当刀具切削该材料时所呈现出的不同去除特征。通过对相应参数下的仿真表面特征和试验结果对比,验证了仿真分析的准确性。（3）借助仿真和试验结合的方法,对PCD麻花钻超声振动钻削的孔壁形貌进行了研究,分析了刀具从不同厚度切削Si C颗粒时的表面形貌特征;模拟了工件表面形貌形成过程,揭示了颗粒所受应力和颗粒粒径大小对加工表面形貌的影响;研究了加工参数对内孔表面质量的影响规律。（4）通过仿真和试验结合的方法,对PCD麻花钻超声振动钻削的孔口缺陷进行了研究。模拟了孔出口缺陷的形成过程,对产生的缺陷类型进行了统计分析,揭示了每齿进给量对出口缺陷的影响;在此基础上,分析了加工参数对孔口亏缺尺寸的影响规律。（5）开展了烧结套料钻的高体分铝基碳化硅超声振动钻削（UVD）和超声振动啄式钻削（UVPD）试验研究。分析了工艺参数对平均轴向力和轴向力峰峰值的影响,揭示了不同工艺下的内孔表面特征;基于试验结果,建立了内孔表面粗糙度的回归方程,得到了优化加工参数,并进行了试验验证;对孔口最大亏缺尺寸进行了回归分析,研究了加工参数对其影响的基本规律。
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