复合混凝土床身材料性能测试及应用研究

复合混凝土床身材料性能测试及应用研究

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文集编号: 2015012105442

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文档介绍

目前,大多数机床床身是由铸铁材料制造而成,其动态特性远不能满足精密机床日益发展的要求,并且铁矿资源在国内外日渐匮乏。基于新材料的需求,研究人员开发出一种机床床身的新材料——树脂混凝土。用该材料或用该材料填充于焊接钢板内制造较精密机床床身成为当前国际上的一种发展趋势。但是,经过统计与分析发现,其成本远高于铸铁、钢铁床身,为解决性价比高的问题,本文研究了一种新型材料——复合混凝土。本文的工作内容如下:(1)分别对硅酸盐水泥混凝土、环氧树脂混凝土的配合比进行了新的研究,并提出了一种将二者复合的工艺技术方法;(2)对硅酸盐水泥混凝土、环氧树脂混凝土和复合混凝土试件进行了阻尼、抗压、抗拉、抗弯、表面硬度及热膨胀系数的性能测试试验;(3)基于Pro/ENGINEER、HyperMesh、Ansys软件对某型号车床的铸铁床身和复合混凝土床身进行了有阻尼的模态分析,并分别在有阻尼与无阻尼条件下进行了两种床身的谐响应分析。通过上述工作得到的结论为:(1)硅酸盐水泥混凝土的制造过程中,高效减水剂的使用,不仅提高了低水灰比条件下浆体的工作性,还保证了混凝土试件具有较高的强度;各个组分合理的拌合顺序与方法使得混凝土养护后具有较低的气孔率。环氧树脂混凝土的制造过程中,固化剂、稀释剂的选择与用量是树脂混凝土固化后的性能与气孔率的决定性因素;制造工艺过程中,粉煤灰的含量与其他组分的拌合顺序也对气孔率有较大影响;(2)复合混凝土的静态力学强度略低于环氧树脂混凝土、略高于硅酸盐水泥混凝土;环氧树脂混凝土的表面硬度、耐磨性优于硅酸盐水泥混凝土;复合混凝土的阻尼比大小与环氧树脂混凝土基本相同,阻尼比约为0.05,比铸铁大约5~7倍;(3)对车床的铸铁床身与复合混凝土床身进行有阻尼模态分析、无阻尼/有阻尼谐响应分析,获得了两种床身的振型、固有频率及阻尼比、位移——频率变化曲线,通过对比分析得出了复合混凝土床身的动态特性明显优于铸铁床身。该分析结果为设计人员掌握床身结构易产生共振的区域提供参考,从而优化机床床身的设计。

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