45、氧化铝微刻槽过程接触应力评估及声发射参数验证

氧化铝微刻槽过程接触应力评估及声发射参数验证

在陶瓷加工领域，氧化铝陶瓷的微刻槽加工是一项关键技术。而要实现无裂纹加工，就需要有效控制刻槽参数。本文将深入探讨刻槽参数对接触应力的影响，并将接触应力与声发射（AE）参数相关联。

1. 研究背景

陶瓷加工通常采用磨削等磨料加工方法，以达到所需的形状公差和表面纹理。在加工过程中，磨粒与加工表面接触区域的力会导致严重的塑性变形。材料去除机制与划痕过程中切向力的波动有关，塑性变形会导致材料的去除。工件中单个磨粒的相互作用会使工件反复受到压缩和拉伸应力，对于脆性裂纹敏感材料，拉伸应力可能导致裂纹扩展。

一般来说，接触点的压缩应力在理论上是无限大的，但实际上，当接触产生有限的接触区域时，材料会屈服，应力会随着接触半径的增加而减小。材料去除模式可以是脆性或韧性的，取决于两个标准：解理面上的分解拉伸应力和滑移面上的剪切应力。任何一个标准的主导地位取决于特定加工过程引起的应力场的大小。

2. 实验过程

为了评估氧化铝陶瓷（AD 998 级）精密刻槽实现韧性加工的可能性，设计并制造了基于铰链的划痕装置，用于模拟柔性研磨过程。该装置安装在带有防振支架的铝制底座上，通过皮带传动和齿轮齿条装置实现压头的刻槽运动。装置下方安装了 AE 传感器，用于监测加工过程中的声发射信号，同时使用测力计监测力的变化。实验参数设置如下表所示：
| 参数 | 水平 |
| ---- | ---- |
| 法向载荷 (N) | 5, 10, 15 |
| 压头倾斜角度 (°) | -10, -5, 0, 5, 10 |
| 刻槽速度 (mm/s) | 16, 20 |
| 压头