超高速单层钎焊多晶CBN超硬砂轮自锐问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51375235
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Ultrahigh speed grinding technology has unique advantage and broad prospect in high efficiency machining difficult-to-cut materials with high strength and high toughness, for example, nickel superalloy. However, the ultrahigh speed abrasive wheels with traditional monocrystalline CBN grains could not enjoy long-term durability of high edge sharpness. The reason is that it is very difficult to micro-fracture for the monocrystalline CBN grains. The problem mentioned above has hindered the increase of the machining efficiency during ultrahigh speed grinding.In this project, it is put forward to develop ultrahigh speed abrasive wheels with multicrystalline CBN grains. By solving the internal cause and the external one of the micro-fracture behavior of the multicrystalline CBN grains based on the coordination control of the brazing stress and the grinding force, the self-sharpening behavior of the abrasive wheels is controlled. The problem, that the long-term durability of high edge sharpness of the abrasive wheels could not be ensured, is therefore overcome. The main contents are as follows: controlling method and mechanism of the brazing stress of the multicrystalline CBN grains, distribution model of the grains on the ultrahigh speed abrasive wheel constrained by the grinding force, coordination control of the brazing stress and the grinding force based on the grains micro-fracture, self-sharpening behavior evaluation of the single-layer brazed multicrystalline CBN abrasive wheels for ultrahigh speed grinding. Based on this research project, the scientific basis could be established for the development of the single-layer brazed multicrystalline CBN abrasive wheels with good wheel safety, high edge sharpness, strong grain bonding for ultrahigh speed grinding.It is of theoretical and practical significance to realize high efficiency grinding of difficult-to-cut materials with high strength and high toughness for long-term durability.
超高速磨削技术在以镍基合金为代表的强韧性难加工材料高效加工领域具有独特优势和广阔前景,但传统单晶CBN磨粒制作的超高速砂轮难以通过磨粒微破碎自锐而实现砂轮高锋利度的长时稳定保持,这已成为制约超高速磨削效率提高的关键问题。本项目提出研制超高速单层钎焊多晶CBN超硬砂轮,通过钎焊残余应力与磨削力的协同约束解决影响多晶CBN磨粒微破碎的内因与外因问题,实现砂轮自锐行为的主动控制,攻克如何长时稳定保持砂轮高锋利度的难题。研究内容包括:多晶CBN磨粒钎焊残余应力控制方法与机理、磨削力约束的超高速砂轮磨粒分布阵列设计模型、基于磨粒微破碎控制的残余应力与磨削力协同约束、单层钎焊多晶CBN砂轮超高速磨削自锐性能评价。项目的完成可为研制满足砂轮安全性、磨粒把持力、砂轮锋利度综合要求的超高速单层钎焊多晶CBN超硬砂轮奠定科学基础,对于实现强韧性难加工材料长时稳定的高效率磨削具有重要理论和实际意义。

结项摘要

超高速磨削是难加工材料高效精密加工的重要方法,也是现阶段先进制造技术领域的研究热点。但是,普通树脂、陶瓷、金属结合剂砂轮无法满足超高速磨削工艺对砂轮安全性、磨粒把持力与砂轮锋利度的要求,而钎焊单晶立方氮化硼(CBN)超硬磨料砂轮由于单晶磨粒在力学性能方面各向异性的特点,易发生解理破碎,从而降低了砂轮的耐用度,仍然无法满足超高速磨削对CBN砂轮锋利度及其保持能力的高要求,导致落后的工具与配套工艺技术成为制约难加工材料超高速磨削技术发展的瓶颈。有鉴于此,本项目提出研制超高速单层钎焊多晶CBN超硬砂轮的构想。通过协同约束钎焊残余应力与磨削力以控制多晶CBN磨粒的微破碎行为,解决砂轮自锐难题,为实现超高速磨削过程中砂轮高锋利度的长时稳定保持提供理论与技术支持。.主要工作包括: .(1)采用复合钎料实现了多晶CBN磨粒的高质量钎焊连接,结合实验与仿真阐明了多晶CBN磨粒内部钎焊残余应力的分布规律与形成机制,提出了钎焊残余应力的控制策略;.(2)通过单颗磨粒磨削实验与钎焊砂轮磨削实验,揭示了砂轮承受的总磨削力与单颗磨粒承受的磨削力之间的联系,阐明了磨削工艺条件对磨削负荷的影响规律; .(3)提出并实现了采用分形维数对磨粒的微破碎程度进行定量表征,建立了多晶CBN磨粒微破碎特性、钎焊残余应力和磨削力负荷三者之间的关系模型。在此基础上,实现了基于磨粒微破碎控制的残余应力与磨削力范围协同确定。.(4)综合评价了单层钎焊多晶CBN砂轮超高速磨削的自锐性能,从磨削力、磨削比能、磨削温度角度阐明了超高速磨削工艺对单层钎焊多晶CBN砂轮磨损行为的影响规律。揭示了单层钎焊多晶CBN砂轮的磨损机理,提出了磨损抑制策略,最后完成了典型强韧性难加工材料超高速高效磨削验证。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Influence of microstructure and grinding load on the bulk toughness and fracture behavior of PCBN abrasive grains(已在线发表)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xin Huang(硕士生);Wenfeng Ding(丁文锋);Yejun Zhu;Changyong Yang
  • 通讯作者:
    Changyong Yang
Grinding behavior and surface appearance of (TiCp+TiBw)/Ti-6Al-4V titanium matrix composites
(TiCp TiBw)/Ti-6Al-4V钛基复合材料磨削行为及表面形貌
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Ding Wenfeng;Zhao Biao;Xu Jiuhua;Yang Changyong;Fu Yucan;Su Honghua
  • 通讯作者:
    Su Honghua
A review on metallic porous materials: pore formation, mechanical properties, and their applications
金属多孔材料综述:孔隙形成、力学性能及其应用
  • DOI:
    10.1007/s00170-017-1415-6
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Biao Zhao(博士生);Asit Kumar Gain;Wenfeng Ding(丁文锋);Liangchi Zhang;Xianying Li;Yucan Fu
  • 通讯作者:
    Yucan Fu
Investigation on size effect of grain wear behavior during grinding nickel-based superalloy Inconel 718
镍基高温合金Inconel 718磨削过程中晶粒磨损行为尺寸效应研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-016-9907-3
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Dai Chenwei(博士生);Ding Wenfeng(丁文锋);Xu Jiuhua;Ding Chen;Huang Guoqin
  • 通讯作者:
    Huang Guoqin
Influence of graphite addition on bonding properties of abrasive layer of metal-bonded CBN wheel
石墨添加量对金属结合剂CBN砂轮磨料层结合性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Qing Miao(博士生);Wenfeng Ding(丁文锋);Dengkui Fu;Zhenzhen Chen;Yucan Fu
  • 通讯作者:
    Yucan Fu

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其他文献

PCBN磨粒/石墨/CuSnTi合金复合块界面微观结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张斌;丁文锋;徐九华;陈珍珍
  • 通讯作者:
    陈珍珍
基于混合材料模型的颗粒增强钛基复材高速磨削温度研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    苏宏华
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田霖;傅玉灿;杨路;徐九华;李海燕;丁文锋
  • 通讯作者:
    丁文锋
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Ce对Ag-Cu-Ti填充合金显微组织、润湿及力学性能的影响
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨长勇;徐九华;丁文锋;陈珍珍;傅玉灿
  • 通讯作者:
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单层钎焊立方氮化硼砂轮工作面磨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国有色金属学报. 17(3).441-445,2007年3月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁文锋;徐九华;傅玉灿;苏宏华
  • 通讯作者:
    苏宏华

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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