【精密与超精密加工】湖南科技大学陈冰副教授等：钨合金的磨削加工去除机理

1. 钨合金的磨削加工去除机理.pdf

为解决钨合金磨削加工去除机理不明晰的问题，本文基于单磨粒刻划有限元仿真、单磨粒刻划和磨削加工实验，探究了钨合金的磨削加工去除机理，发现钨合金的两相特性使得磨削表面的去除特征较复杂，存在塑性变形、微裂纹、微卷起、卷起、裂纹和两相交融等脆塑性并存的特征。

关键词：钨合金；单颗磨粒；刻划；有限元；去除特征；磨削机理

论文配图

刻划切出端

切出端形貌

混杂交融区域 EDS 检测结果

钨合金磨削表面形貌

钨合金磨削形貌特征

结论

结合有限元仿真、单磨粒刻划实验及磨削加工钨合金实验，共同揭示了钨合金的磨削加工去除机理，得到如下结论。

1）在刻划钨合金有限元仿真中，不同的刻划阶段表现出不同的去除特征。在切入端，材料主要发生了弹塑性变形；在划痕中段，划痕深度和宽度逐渐增大，并沿着刻划的方向划痕内部应力变大；在切出端，材料发生了弹塑性变形，但是相对于切入端，其形貌较差。
2）单磨粒刻划钨合金在不同刻划阶段的形貌有所不同。在切入端，材料依次发生了塑性变形，在划痕两侧形成隆起、微裂纹，钨相与黏结相的混杂交融，即将进入去除阶段；在划痕中段，主要以材料去除为主，出现了材料的微卷起和材料卷起现象，沿着刻划方向卷起现象越严重，实验现象与仿真现象吻合；相较于切入端，切出端材料的卷起形貌发生恶化，实验
现象与仿真吻合，并在划痕边缘和尾部均出现了“飞边”现象。
3）在钨合金不同相位的材料去除特征也不同。在钨相，既有脆性特征，也有塑性特征。在黏结相，刻划深度较浅时主要呈现塑性变形、塑性流动等特征，刻划深度较大时主要呈现与钨相的混杂和交融，且混杂交融区未出现材料卷起，说明混杂交融区有利于改善表面质量。在相界处会阻断去除特征的传递，使得相邻钨颗粒呈现出不同的损伤或者去除特征。
4）磨削后钨合金表面出现了单颗粒刻划划痕上的所有去除特征，与单颗粒划痕去除特征吻合。不同的是，磨削后的划痕底部出现了区域性和放射状裂纹，并通过截面显微法和 EDS 检测技术探究了裂纹的成因及扩展情况。

引文格式

陈冰, 李顺顺, 刘国跃, 等. 钨合金的磨削加工去除机理[J]. 表面技术, 2023, 52(4): 304-318.

CHEN Bing, LI Shun-shun, LIU Guo-yue, et al. Grinding Removal Mechanism of Tungsten Alloy[J]. Surface Technology, 2023, 52(4): 304-318.