钨合金超声辅助划擦试验及仿真研究

作者：卢文涛; 刘金帛; 张园; 鲍岩; 董志刚; 康仁科^*

来源：表面技术, 2023, 1-12.

• 钨合金
• 单颗金刚石
• 超声辅助划擦
• 材料去除机理
• 有限元仿真

目的 揭示钨合金在超声辅助磨削加工下的材料去除行为。方法 通过超声辅助划擦试验与有限元仿真相结合的方式，分析超声振动作用对材料表面形貌、截面轮廓、划擦力、温度、塑性应变及应变率的影响，探究超声振动作用下的材料去除和表面创成机理。结果 钨合金在划擦过程中发生严重的塑性变形，在划痕两侧出现由耕犁作用形成隆起现象。超声辅助划擦形成的划痕表面鳞刺更少且未出现犁沟现象，且划痕深度相较于普通划擦增大14.1%，划痕宽度增大39%。随着划擦深度的增加，试验划擦力与仿真划擦力均线性增大，且仿真值与试验值误差为18.1%，验证了有限元仿真模型的有效性。超声振动作用下的划擦力呈周期性变化特征，使平均划擦力降低了43.2%。此外，仿真结果表明，超声辅助划擦相较于普通划擦过程温度最高降低50%，表面塑性应变最高降低20%，超声冲击过程中材料的塑性应变率相较于普通划擦提高一个数量级，分离过程塑性应变率最大降低两个数量级。结论 超声振动作用可以有效降低划擦过程中的划擦力和划擦区域温度，增大冲击过程中材料瞬时应变率，改善压头的切屑粘附现象，从而抑制划擦表面鳞刺的生成和犁沟的形成，改善表面质量。此外，超声振动作用还可以有效提高材料去除率。

• 单位
  大连理工大学