毋宇超,郭淼现,郭维诚,周金强.基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究[J].表面技术,2024,53(8):145-155.
WU Yuchao,GUO Miaoxian,GUO Weicheng,ZHOU Jinqiang.Surface Damage Formation Mechanism of SiCp/Al Composites Based on 2D Cutting[J].Surface Technology,2024,53(8):145-155
基于二维切削的SiCp/Al复合材料表面损伤形成机制研究
Surface Damage Formation Mechanism of SiCp/Al Composites Based on 2D Cutting
投稿时间:2023-05-12  修订日期:2023-09-14
DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.08.013
中文关键词:  SiCp/Al复合材料  高速直线电机  切削仿真  表面损伤  去除机制  表面质量
英文关键词:SiCp/Al composites  high-speed linear motor  cutting simulation  surface damage  removal mechanism  surface quality
基金项目:国家自然科学基金(52275452,52105470)
作者单位
毋宇超 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093 
郭淼现 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093 
郭维诚 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093 
周金强 上海航天设备制造总厂有限公司,上海 200245 
AuthorInstitution
WU Yuchao School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China 
GUO Miaoxian School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China 
GUO Weicheng School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China 
ZHOU Jinqiang Shanghai Aerospace Equipment Manufacturing Company Limited, Shanghai 200245, China 
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中文摘要:
      目的 研究SiCp/Al复合材料切削过程中的表面损伤形成机制。方法 以SiCp/Al复合材料为研究对象,展开基于二维切削的仿真和实验研究,建立了包含铝合金2A14、SiC增强颗粒以及界面特性的SiCp/Al切削仿真模型,对作用于不同SiC颗粒部位的材料表面缺陷进行分析;接着利用高速直线电机搭建能映射二维切削条件的实验平台,在不同材料去除条件下,利用扫描电子显微镜和白光干涉仪对切削表面形貌进行测试,分析和验证切削表面损伤形成条件。结果 SiCp/Al复合材料切削表面损伤机理取决于SiC颗粒相对刀具切削路径的位置:当刀尖作用在SiC颗粒的顶部时,表面损伤主要为基体撕裂、颗粒破碎;当刀尖作用在SiC颗粒的中部时,表面损伤为颗粒破碎导致的裂纹和凹坑;当刀尖作用在SiC颗粒的底部时,表面损伤为颗粒拔出导致的凹坑。随着切削深度的增大,凹坑逐渐增多,表面粗糙度随之增大。结论 利用二维切削模型仿真方法和高速直线电机实验,可以有效研究复合材料切削损伤形成机制。SiC颗粒相对刀具切削路径的位置不同会导致切削损伤不同;SiCp/Al复合材料表面质量会随着切削速度的提升而有所提高。
英文摘要:
      The precision machining of silicon carbide particle reinforced aluminum matrix (SiCp/Al) composite with high surface integrity of low damage is a key challenge to ensure the components performance in service. However, due to the different mechanical properties of Al matrix and SiC reinforced phase, the surface damage formation of SiCp/Al composites varies markedly compared with homogeneous metallic materials. In order to investigate the surface damage formation mechanism of SiCp/Al composites, a 2D cutting simulation and experimental test are conducted in the study.
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