高体积分数铝基复合材料激光辅助精密微切削技术研究
发布时间：2021-03-21 15:37
高体积分数铝基复合材料由于自身优异的综合性能,近年来在航空航天,汽车和电子等领域得到了很高的关注和重视,国内外学者对铝基复合材料的发展与应用做了大量研究。随着生产制造的需求和科学技术的高速发展,对工件的加工精度及尺寸要求越来越高,传统的机械加工技术已很难满足诸如铝基复合材料等难加工材料的加工需求。铝基复合材料在传统常规切削加工方式下效率低,加工质量差,刀具磨损严重。因此,针对超硬及耐高温复合材料等难加工材料在传统常规加工时出现的切削力大、切削热高、刀具磨损剧烈等问题,采用激光辅助微切削技术是行之有效的加工方法。激光辅助微切削技术具有成本低,加工效率高等特点,在高强度难加工材料或复合材料的加工领域中有巨大的优势。激光辅助微切削技术以高能激光束为热源,与等离子电弧、氧乙炔焰热等热源相比,激光具有能量密度高、加热过程准确迅速、光斑大小可调等优点,具有重大研究意义。本课题以激光辅助微切削加工技术为研究背景,对高体积分数铝基复合材料激光辅助加工过程展开仿真试验研究与微切削试验研究,研究内容主要包括:首先利用ABAQUS软件建立了激光辅助微切削仿真模型,对不同切削参数下的切削温度场做出了准确预测,...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝基碳化硅材料在a)飞机关键部件材料的应
第1章绪论4图1.2SiCp/Al复合材料表面形成原理[23]除了传统加工方法以外，由于铝基复合材料难加工的特性，许多研究表明应用特种加工方法和复合加工方法可以得到更高的加工效率和更好的加工效果，同时节省了成本和资源。许幸新[24]等人对两种不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料进行了普通钻削和超声振动钻削的对比，证明轴向超声振动钻削能够提高入钻的定位精度和孔的表面质量并可以降低钻头横刃的磨损。哈尔滨工业大学的陈奎[25]对SiCpAl复合材料的常规电火花与粉末电火花加工工艺进行对比分析并且进行了总结优化，证明混粉电火花加工相比于常规电火花加工可以有效的改善表面粗糙度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性等。哈尔滨工业大学的谭松年[26]等人提出利用水导激光加工技术对SiCpAl复合材料进行了研究，设计了激光与水柱耦合装置，成功搭建了水导激光加工系统。耿雪松[27]等人对SiCpAl复合材料的微细电火花切割加工设计了三因素五水平的加工试验方案，通过对试验数据的多元二次拟合，获得材料去除率的二次回归数学模型，通过分析实际加工条件对加工参数的约束建立参数优化模型，对微细电火花线切割材料去除率进行了完善的研究。国内对LAM研究起步比较早的是哈尔滨工业大学的王扬、杨立军等。2001年，王扬[28]等人针对陶瓷材料，在建立激光加热及切削温度场数学模型的基础上，利用有限元数值分析的方法，对激光辅助切削时的温度场进行了分析计算，结果表明由于激光加热温度场和切削温度场的叠加作用，使得切削区域温度场很高，温度高低与激光中心到刀具的距离以及切削速度等有关。2003年，王扬、杨立军[29]等人对Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行了激光辅助车削试验，通过对三向切削力、刀具磨损、切削表面残余应力及表面组织成分的分?
第1章绪论5图1.3激光辅助铣削条件下前刀面SEM图[30]图1.4Ti-10V-2Fe-3Al钛合金切屑的表面形貌[31]吉林大学的李国发[32]等人对激光加热辅助切削ZrO2陶瓷加工技术进行了研究，利用ANSYS软件进行了温度场仿真，并搭建了切削试验系统进行试验。试验研究结果表明LAM技术能有效的减小切削力、减缓刀具磨损并且改善加工表面质量。长春理工大学的许金凯[33]等人对激光辅助高速车削镍基合金GH4169的表面质量做出了详细的研究，研究结果表明激光辅助车削能改善后刀面的磨损情况，车削表面粗糙度均优于常规车削。试验结果如图1.5所示。图1.5常规车削和激光辅助车削刀具磨损对比图[33]长春理工大学的王志超[34]对激光辅助微切削条件下的SiCp/2024Al材料的微观缺陷形成及演化机制进行了详细的研究，并对SiCp/2024Al材料的切削过程进行了仿真分析，以此来研究材料的力学性能。哈尔滨工业大学的王励豪、王武义[35,36]等人对激光辅助车削钛合金Ti-6Al-4V建立了三维有限元仿真模型并进行了激光辅助正交试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工研究进展[J]. 霍石岩,解丽静,项俊锋,庞思勤. 工具技术. 2018(10)
[2]金属基复合材料力学性能研究进展[J]. 巢青,孙剑芬,孙志刚,宋迎东. 航空发动机. 2018(04)
[3]选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状及航空航天应用[J]. 周岩,张冬云,王卫东,李泠杉. 航空制造技术. 2018(10)
[4]激光辅助高速车削镍基合金GH4169表面质量研究[J]. 许金凯,杜强,王志超. 航空精密制造技术. 2018(02)
[5]激光加热辅助车削钛合金Ti6Al4V的数值研究[J]. 王励豪,王武义. 机械工程与自动化. 2017(01)
[6]Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性[J]. 高延峰,肖建华. 中国机械工程. 2016(21)
[7]Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al钛合金激光辅助铣削切屑形貌研究[J]. 高延峰,肖建华. 组合机床与自动化加工技术. 2016(10)
[8]激光加热辅助铣削高温合金GH4698试验研究[J]. 吴雪峰,赵博文,冯高诚. 工具技术. 2016(04)
[9]金属基复合材料在航空航天领域的应用和发展[J]. 陈舸. 橡塑技术与装备. 2016(08)
[10]激光加热辅助切削技术的应用及发展前景[J]. 王扬,孔宪俊,张宏志,杨立军,迟关心. 航空制造技术. 2015(11)
博士论文
[1]金属基复合材料激光辅助微切削技术研究[D]. 王志超.长春理工大学 2018
[2]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D]. 吴雪峰.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]激光加热辅助微细铣削温度场仿真研究[D]. 陆欢.南京航空航天大学 2017
[2]激光加热辅助车削45%SiCp/Al的温度场仿真与切削试验研究[D]. 盛东营.哈尔滨工业大学 2015
[3]激光加热Al2O3陶瓷的软化层对切削工艺参数的影响[D]. 刘为桥.湖南大学 2015
[4]SiCp/Al复合材料的水导激光加工技术研究[D]. 谭淞年.哈尔滨工业大学 2014
[5]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能研究[D]. 惠鹏飞.兰州理工大学 2014
[6]SiC/Al复合材料铣磨加工工艺参数的优化选择[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3093113
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝基碳化硅材料在a)飞机关键部件材料的应
第1章绪论4图1.2SiCp/Al复合材料表面形成原理[23]除了传统加工方法以外，由于铝基复合材料难加工的特性，许多研究表明应用特种加工方法和复合加工方法可以得到更高的加工效率和更好的加工效果，同时节省了成本和资源。许幸新[24]等人对两种不同含量的SiC颗粒增强铝基复合材料进行了普通钻削和超声振动钻削的对比，证明轴向超声振动钻削能够提高入钻的定位精度和孔的表面质量并可以降低钻头横刃的磨损。哈尔滨工业大学的陈奎[25]对SiCpAl复合材料的常规电火花与粉末电火花加工工艺进行对比分析并且进行了总结优化，证明混粉电火花加工相比于常规电火花加工可以有效的改善表面粗糙度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性等。哈尔滨工业大学的谭松年[26]等人提出利用水导激光加工技术对SiCpAl复合材料进行了研究，设计了激光与水柱耦合装置，成功搭建了水导激光加工系统。耿雪松[27]等人对SiCpAl复合材料的微细电火花切割加工设计了三因素五水平的加工试验方案，通过对试验数据的多元二次拟合，获得材料去除率的二次回归数学模型，通过分析实际加工条件对加工参数的约束建立参数优化模型，对微细电火花线切割材料去除率进行了完善的研究。国内对LAM研究起步比较早的是哈尔滨工业大学的王扬、杨立军等。2001年，王扬[28]等人针对陶瓷材料，在建立激光加热及切削温度场数学模型的基础上，利用有限元数值分析的方法，对激光辅助切削时的温度场进行了分析计算，结果表明由于激光加热温度场和切削温度场的叠加作用，使得切削区域温度场很高，温度高低与激光中心到刀具的距离以及切削速度等有关。2003年，王扬、杨立军[29]等人对Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行了激光辅助车削试验，通过对三向切削力、刀具磨损、切削表面残余应力及表面组织成分的分?
第1章绪论5图1.3激光辅助铣削条件下前刀面SEM图[30]图1.4Ti-10V-2Fe-3Al钛合金切屑的表面形貌[31]吉林大学的李国发[32]等人对激光加热辅助切削ZrO2陶瓷加工技术进行了研究，利用ANSYS软件进行了温度场仿真，并搭建了切削试验系统进行试验。试验研究结果表明LAM技术能有效的减小切削力、减缓刀具磨损并且改善加工表面质量。长春理工大学的许金凯[33]等人对激光辅助高速车削镍基合金GH4169的表面质量做出了详细的研究，研究结果表明激光辅助车削能改善后刀面的磨损情况，车削表面粗糙度均优于常规车削。试验结果如图1.5所示。图1.5常规车削和激光辅助车削刀具磨损对比图[33]长春理工大学的王志超[34]对激光辅助微切削条件下的SiCp/2024Al材料的微观缺陷形成及演化机制进行了详细的研究，并对SiCp/2024Al材料的切削过程进行了仿真分析，以此来研究材料的力学性能。哈尔滨工业大学的王励豪、王武义[35,36]等人对激光辅助车削钛合金Ti-6Al-4V建立了三维有限元仿真模型并进行了激光辅助正交试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅及其颗粒增强铝基复合材料超精密加工研究进展[J]. 霍石岩,解丽静,项俊锋,庞思勤. 工具技术. 2018(10)
[2]金属基复合材料力学性能研究进展[J]. 巢青,孙剑芬,孙志刚,宋迎东. 航空发动机. 2018(04)
[3]选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状及航空航天应用[J]. 周岩,张冬云,王卫东,李泠杉. 航空制造技术. 2018(10)
[4]激光辅助高速车削镍基合金GH4169表面质量研究[J]. 许金凯,杜强,王志超. 航空精密制造技术. 2018(02)
[5]激光加热辅助车削钛合金Ti6Al4V的数值研究[J]. 王励豪,王武义. 机械工程与自动化. 2017(01)
[6]Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性[J]. 高延峰,肖建华. 中国机械工程. 2016(21)
[7]Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al钛合金激光辅助铣削切屑形貌研究[J]. 高延峰,肖建华. 组合机床与自动化加工技术. 2016(10)
[8]激光加热辅助铣削高温合金GH4698试验研究[J]. 吴雪峰,赵博文,冯高诚. 工具技术. 2016(04)
[9]金属基复合材料在航空航天领域的应用和发展[J]. 陈舸. 橡塑技术与装备. 2016(08)
[10]激光加热辅助切削技术的应用及发展前景[J]. 王扬,孔宪俊,张宏志,杨立军,迟关心. 航空制造技术. 2015(11)
博士论文
[1]金属基复合材料激光辅助微切削技术研究[D]. 王志超.长春理工大学 2018
[2]激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D]. 吴雪峰.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]激光加热辅助微细铣削温度场仿真研究[D]. 陆欢.南京航空航天大学 2017
[2]激光加热辅助车削45%SiCp/Al的温度场仿真与切削试验研究[D]. 盛东营.哈尔滨工业大学 2015
[3]激光加热Al2O3陶瓷的软化层对切削工艺参数的影响[D]. 刘为桥.湖南大学 2015
[4]SiCp/Al复合材料的水导激光加工技术研究[D]. 谭淞年.哈尔滨工业大学 2014
[5]碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及其性能研究[D]. 惠鹏飞.兰州理工大学 2014
[6]SiC/Al复合材料铣磨加工工艺参数的优化选择[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3093113
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