[00346261]多层均质钎焊金刚石砂轮在线电解修整磨削关键技术与应用

硬质合金、钛合金等高性能材料在航空航天、军工、机械电子等领域得到了广泛应用。采用砂轮进行磨削加工仍是上述材料最主要的精密加工方法。但磨削加工过程中常存在表面/亚表面损伤、砂轮磨耗严重、磨削效率低等问题。特别对于传统热压烧结砂轮和电镀砂轮而言，磨粒的出刃高度有限，砂轮容易堵塞而引起磨削热损伤；磨粒把持力低，易过早脱落，这会严重影响材料加工表面质量的稳定性，进而影响零件强度和使用寿命。在国家和相关企业支持下，项目经过7年的“产学研用”攻关，开展了多层均质钎焊金刚石砂轮的制备及其在线电解修整磨削基础理论与工艺应用研究，攻克了上述关键难题。 1)多层均质钎焊金刚石砂轮的制备技术。研发了润湿性好、成本低的新型活性钎料粉末；揭示了稀土元素Ce对磨粒把持强度和烧结致密化的影响机制；设计制作了分离式模压成型模具和整体焊接装置；利用模压成型和高温钎焊技术制备出了磨削性能优异、使用寿命长的多层均质钎焊金刚石砂轮，优化了模压成型工艺参数和高温钎焊工艺参数。 2)多层均质钎焊砂轮在线电解修整技术。配制了用于多层均质钎焊砂轮电解修整的电解液；设计了电极工具和氧化膜成膜控制装置；揭示了多层钎焊砂轮的电解氧化膜成膜机理；分析了碳纳米管对电解液的电解成膜特性的影响规律；并通过电解工艺参数和碳纳米管含量的优化实现氧化膜成膜厚度和成膜速度的有效控制，提高了砂轮的锋利性和容屑空间。 3)多层均质钎焊砂轮磨削基础理论的构建。分析了多层均质钎焊砂轮磨削作用下的材料去除行为和去除机理；揭示了多层均质钎焊砂轮磨削过程中的磨粒磨损行为和磨耗机理；阐明了多层均质钎焊砂轮磨削过程中的材料缺陷形成与演化机制；分析了加工材料表面粗糙度和表面纹理特性，揭示了磨削加工表面创成机理，系统建立了其高效低损伤磨削基础理论。 4)多层均质钎焊砂轮高效低损伤磨削应用研究。开展了多层均质钎焊砂轮的高效精密磨削应用研究，分析了多层均质钎焊金刚石砂轮在线电解修整磨削硬质合金、钛合金等难加工材料关键零部件的加工性能，提出了加工缺陷抑制对策；有效解决了相关企业的硬质合金喷管、钛合金壳体、超高强度钢腔体等难加工材料关键零部件的加工损伤等问题。 该项目共培养博士1名，硕士12名；授权发明专利3项，实用新型专利10余项；在国内外学术期刊上发表论文40余篇。研究成果已在江南工业集团有限公司等企业推广应用，近三年新增销售收入2.28亿元、新增利润0.46亿元。有效解决了硬质合金、钛合金等难加工材料关键零部件存在的加工质量不稳定、加工效率低等问题，显著提升了相关企业的社会经济效益和市场竞争力。