一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法技术

本发明专利技术一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法，属于检测技术领域；首先，将三维特征参数作为SiC

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法


[0001]本专利技术属于检测
，具体涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法。

技术介绍

[0002]SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料是2种纤维增强陶瓷基复合材料，具有低密度、硬度大、耐高温、抗氧化和耐磨损等优异性能，在航空航天、交通运输等领域均有广泛应用。许多研究人员采用超声振动辅助加工技术、激光加工和超高压水射流技术对纤维增强复合材料进行了工艺研究，加工表面质量的评价是一个重要的环节，而表面粗糙度是一个不可或缺的评价参数。
[0003]传统的二维粗糙度评价方法已不适用于纤维增强陶瓷基复合材料，研究人员普遍采用三维粗糙度特征参数对加工表面质量进行评价。Qu等研究人员在Ceramics International,2018,44(12):14742
‑
14753发表的“Surface topography and roughness of silicon carbide ceramic matrix composites”利用MICROMEASURE 3D表面轮廓仪对S
a
、S
q
、S
m
等8种三维表面粗糙度参数进行测量，并结合加工表面三维形貌研究了磨削参数对加工表面粗糙度的影响规律，但其所选择的扫描区域仅有250μm
×
250μm。而姜杰等研究人员在机械科学与技术，2018,37(08):1246
‑
1252发表的“超声振动锉削加工C
f
/SiC复合材料试验研究”利用单因素试验，并在所选4mm
×
4mm的正方形区域内对三维特征参数进行了测量，对刀具粒度、超声功率、径向锉削深度及水平进给速度对被加工表面粗糙度的影响进行了研究，得出超声振动的增加可以提高工件表面质量，而锉削深度和进给速度的增加则会降低表面质量。
[0004]现有研究中虽然采用了三维粗糙度特征参数对纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度水平进行了评价，但其所选测量区域往往较小，多数研究所选测量区域甚至不足1mm
×
1mm。纤维增强陶瓷基复合材料中单根纤维的直径约为5～10μm，该材料在制备时多根纤维结合在一起形成纤维束，单根纤维束的宽度在1mm左右，而材料表面纤维束数量、基体和表面缺陷等均会影响三维粗糙度特征参数的测量结果。目前为止，暂未有公开报道研究SiC
f
/SiC和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面三维粗糙度特征参数测量区域大小对测量值的影响，因此存在测量数据的有效性差及评价结果不准确性的问题。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题：
[0006]为了避免SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面粗糙度测量区域大小导致的评价准确性问题，本专利技术提供了一种SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料的加工表面粗糙度评价方法。首先，将三维特征参数作为SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面粗糙度的评价参数，并采用光学扫描仪器对三维表面粗糙度S
a
进行测量，避免由于孔隙、凹坑等表面缺陷导致评价结果不准确的问题。然
后，研究不同测量区域大小对SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面三维表面粗糙度S
a
的影响规律，从而确定三维表面粗糙度S
a
的最小测量区域大小。最后，根据最小S
a
测量区域，测量并确定该加工平面的粗糙度。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法，其特征在于具体步骤如下：
[0008]步骤1：加工试验：设计加工试验参数，分别对SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料进行加工试验；
[0009]步骤2：加工表面粗糙度特征参数选择：确定SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价参数；
[0010]步骤3：粗糙度测量仪器选择：依据SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料的表面特性选择粗糙度测量仪器，对加工表面进行三维表面粗糙度S
a
测量；
[0011]步骤4：不同测量区域大小对三维表面粗糙度S
a
影响规律：选择不同大小的S
a
测量区域，分别多次测量所选测量区域的SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面三维表面粗糙度S
a
，取测量结果的平均值作为该测量区域的粗糙度，比较和分析不同测量区域对三维表面粗糙度S
a
的影响；
[0012]步骤5：确定最小三维表面粗糙度S
a
测量区域：根据不同测量区域大小对三维表面粗糙度S
a
的影响规律，综合考虑测量时间和测量数据的有效性因素，选取适合的三维表面粗糙度S
a
测量区域大小；
[0013]步骤6：确定该加工表面的粗糙度：根据所选最小三维表面粗糙度S
a
测量区域，测量多次S
a
取其平均值或直接根据步骤4测量结果求出S
a
平均值，将其作为SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面加工表面的粗糙度值。
[0014]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤1中，加工试验采用主轴转速5000r/min、进给速度300mm/min、切削深度0.1mm、振幅6μm、频率30kHz和主轴转速4000r/min、进给速度200mm/min、切削深度0.05mm、振幅6μm、频率30kHz的超声参数和加工参数。
[0015]本专利技术的进一步技术方案是：所述加工试验的设备使用三坐标数控铣床和超声振动硬件。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤2中，选用三维特征参数作为SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面的粗糙度评价参数。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤3中，粗糙度测量仪器选用Infinite Focus G4Alicona光学三维扫描仪。
[0018]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤4中，选择0.5mm
×
0.5mm～15mm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1：加工试验：设计加工试验参数，分别对SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料进行加工试验；步骤2：加工表面粗糙度特征参数选择：确定SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价参数；步骤3：粗糙度测量仪器选择：依据SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料的表面特性选择粗糙度测量仪器对加工表面进行三维表面粗糙度S
a
测量；步骤4：不同测量区域大小对三维表面粗糙度S
a
影响规律：选择不同大小的S
a
测量区域，分别多次测量所选测量区域的SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面三维表面粗糙度S
a
，取测量结果的平均值作为该测量区域的粗糙度，比较和分析不同测量区域对三维表面粗糙度S
a
的影响；步骤5：确定最小三维表面粗糙度S
a
测量区域：根据不同测量区域大小对三维表面粗糙度S
a
的影响规律，综合考虑测量时间和测量数据的有效性等因素，选取适合的三维表面粗糙度S
a
测量区域大小；步骤6：确定该加工表面的粗糙度：根据所选最小三维表面粗糙度S
a
测量区域，测量多次S
a
取其平均值或直接根据步骤4测量结果求出S
a
平均值，将其作为SiC
f
/SiC陶瓷基复合材料和C
f
/SiC陶瓷基复合材料加工表面加工表面的粗糙度值。2.根据权利要求1所述纤维增强陶瓷基复合材料加工表面粗糙度评价方法，其特征在于：所述步骤1中，加工试验采用主轴转速5000r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪文虎，刘聪，熊一峰，蒋睿嵩，黄博，朱孝祥，刘晓芬，张声国，李良万，王子春，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：