基于热力学的PCD刀具加工ZL109铝合金的扩散磨损.pdf

第 43 卷 第 4 期 天 津 大 学 学 报 Vol.43 No.4 2010 年 4 月 Journal of Tianjin University Apr. 2010 ▋ 基于热力学的 PCD 刀具加工 ZL109 铝合金的扩散磨损 1,2 1 1 3 邵 芳 ，刘战强 ，万 熠 ，张宝国 (1. 山东大学机械工程学院，济南 250061 ；2. 滨州职业学院，滨州 256600 ； 3. 山东滨州渤海活塞股份有限公司，滨州 256602) 摘 要 ：PCD 刀具高速切削时温度有时高达 800 ～1 000 ℃，刀具材料元素的扩散有可能对 PCD 刀具的磨损产生重 要影响．为此 ，从热力学角度研究了 PCD 刀具的扩散磨损规律，利用热力学理论求出了碳元素在铝中的活度，推导出 了金刚石刀具中碳元素在工件材料铝中的溶解度模型，在该热力学模型基础上用 Matlab 计算出不同温度下 PCD 刀具 加工铝合金时刀具材料元素扩散溶入工件材料中的浓度值. 结果表明，刀具材料元素在工件材料中的扩散以指数函数 的形式发生，随着切削温度的升高略有降低，变化平稳. XPS 测试还表明，金刚石刀具中的碳元素与工件材料中的硅元 素发生化学反应生成了硬度很高的碳化硅，对刀具的磨损产生影响．研究结果可对刀具材料的研究和设计提供参考， 并可实现对刀具磨损状态的预报． 关键词 ：热力学；PCD 刀具；铝合金；扩散磨损 中图分类号：TG501 文献标志码 ：A 文章编号 ：0493-2137 (2010)04-0315-07 Diffusion Wear for PCD Tools Cutting Aluminum Alloy ZL109 Based on Thermodynamics 1,2 1 1 3 SHAO Fang ，LIU Zhan-qiang ，WAN Yi ，ZHANG Bao-guo (1. School of Mechanical Engineering，Shandong University ，Jinan 250061 ，China ； 2. Binzhou Vocational College ，Binzhou 256600 ，China ； 3. Shandong Binzhou Bohai Piston Joint Stock Company Limited ，Binzhou 256602 ，China) Cutting temperature sometimes highly reaches 800— 1.000 ℃ at high speed