一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102564336A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102564336A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210029878.9(22)申请日2012.02.10(71)申请人浙江工业大学地址310014浙江省杭州市下城区朝晖六区(72)发明人吕迅袁巨龙李志鑫(74)专利代理机构杭州天正专利事务所有限公司33201代理人王兵王利强(51)Int.Cl.G01B11/22(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法(57)摘要一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法，包括以下步骤：1)首先在基盘上粘贴一薄垫片，并选用抛光后表面超光滑无划痕硬脆陶瓷材料切片作为工件切片，将所述工件切片架到该薄垫片上粘贴，所述工件切片形成一微小斜坡；2)研磨盘的粒度号，加工载荷、加工转速及加工液都与实验加工情况相同，加工时磨粒在工件切片的表面形成由浅至深的微切痕；3)采用白光干涉仪来跟踪观测加工过渡区内磨粒切痕，寻找塑脆性转变特征明显的磨粒切痕，找到首先出现破碎状裂纹处，对此破碎状裂纹处进行二维轮廓分析，所述破碎状裂纹的切痕深度定义为该硬脆陶瓷材料的临界切削深度。本发明检测精度高、可靠性良好。CN1025643ACN102564336A权利要求书1/1页1.一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：1)工件微小斜坡的构建：首先在基盘上粘贴一薄垫片，并选用抛光后表面超光滑无划痕硬脆陶瓷材料切片作为工件切片，将所述工件切片架到该薄垫片上粘贴，所述工件切片形成一微小斜坡；2)磨粒切痕加工实验：研磨盘的粒度号，加工载荷、加工转速及加工液都与实验加工情况相同，加工时磨粒在工件切片的表面形成由浅至深的微切痕；3)磨粒切痕的跟踪观测分析：采用白光干涉仪来跟踪观测加工过渡区内磨粒切痕，寻找塑脆性转变特征明显的磨粒切痕，找到首先出现破碎状裂纹处，对此破碎状裂纹处进行二维轮廓分析，所述破碎状裂纹的切痕深度定义为该硬脆陶瓷材料的临界切削深度。2.如权利要求1所述的一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述微小斜坡的角度为0.3°～1.2°。3.如权利要求1或2所述的一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法，其特征在于：所述步骤1)中，将垫片摆放位置与研磨盘加工时旋转方向匹配，以保证磨粒从浅至深形成微切痕。2CN102564336A说明书1/3页一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法技术领域[0001]本发明涉及硬脆陶瓷材料的塑性域加工工艺领域，尤其是一种硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法。背景技术[0002]硬脆陶瓷材料塑性域加工，工件加工后表面质量好，表面与亚表面损伤层小。但其完全塑性域加工，要求所有磨粒的切削深度都在临界切削深度以下。因此，硬脆陶瓷材料临界切削深度是其实现塑性域加工的关键指标。[0003]根据文献检索，以往对硬脆陶瓷材料临界切削深度是根据压痕断裂力学进行研究的，即以一定的垂直力将金刚石压头压入材料内部一定的深度，观察材料的变形情况，以分析先进陶瓷材料在载荷作用下的断裂机理。在压痕实验的加载到卸除一个完整的循环中，破坏裂纹由产生到扩展的过程如图1所示。[0004]从图1中可以看出，即使是脆性材料，在很小载荷的作用下仍然会产生一定的塑性变形。当载荷增加时，材料将由塑性变形方式向脆性破坏发生转变，在材料的内部和表面上产生脆性裂纹。在这个转变过程中，当裂纹刚好产生时所施加的垂直载荷称为临界载荷，如图1(c)状态时，此时压头压入的深度称为临界压入深度。当磨粒对材料的作用力限制在图1(c)所示的状态以下，即可实现表面无裂纹的塑性域加工。如将磨粒对材料的作用力限制在图1(a)所示的状态以下，即磨粒切削深度在临界切削深度以下，则可实现亚表面无裂纹的完全塑性域加工，表面只有一层极薄的非晶层。[0005]到目前为止，很多学者针对各种硬脆陶瓷材料做了大量的微纳米划痕实验，当压头的切削深度由浅逐渐变深时，都能出现脆性-塑性转变，由于所用的实验条件不同，所得到的临界切削深度也不尽相同。加工载荷、压头尖端形状等因素与临界切削深度直接相关，而实际磨粒形状与压头形状差别较大，且磨粒对工件的切削状况与压头的微纳米划痕试验情况区别较大，因此微纳米划痕试验并不能准确地反映材料的临界切削深度。目前实际加工条件下临界切削深度还需要进一步研究。发明内容[0006]为了克服已有硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测技术的检测精度较差、可靠性较差的不足，本发明提供一种检测精度高、可靠性良好的硬脆陶瓷材料临界切削深度的检测方法。[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0