陶瓷刀具材料与木质复合材料的摩擦特性分析1)

2012-08-09郭晓磊刘会楠曹平祥

东北林业大学学报 2012年10期

郭晓磊刘会楠曹平祥郭勇藤雨

(南京林业大学，南京，210037)

陶瓷材料具有极其优异的耐热性、耐磨性、化学稳定性以及高硬度，已经广泛应用于金属切削加工领域［1］。常见的陶瓷基材料有 Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷等［2-5］，但这些陶瓷材料在木工刀具方面鲜有应用［6］。随着陶瓷材料的不断发展，近年来出现了亚微米级的陶瓷材料［7-10］。这使我们看到了将陶瓷材料应用于木工刀具制造的前景和希望。木工刀具刃口圆弧半径较小，一般应小于5μm，而亚微米级陶瓷材料的晶粒可达到微米级以下，这就满足了制造木工刀具刃口的要求，并且增强了刃口强度［10］。此外，陶瓷材料晶粒的细化也降低陶瓷材料的空隙率，改善了作为木工刀具材料硬度、抗弯强度及断裂韧性。

在木材切削加工过程中，由于刀具对切屑和加工表面的正压力作用，使切屑与刀具的前刀面以及工件的加工表面与刀具的后刀面之间产生较大的摩擦力，所产生的摩擦力直接影响切削过程中的切屑变形、切削力、切削温度、刀具磨损等的大小［11-12］。因此对刀具材料与工件材料摩擦特性的研究，有助于进一步分析研究刀具切削工件的各种物理现象。

本研究的目的是，通过试验测试Al2O3基陶瓷材料、添加ZrO2的Al2O3基陶瓷、Si3N4基陶瓷材料及硬质合金材料与木质复合材料之间的摩擦系数，分析研究不同陶瓷刀具材料与不同木质复合材料之间的摩擦特性。