切削SiCp/Al复合材料切屑形成机理研究

发布时间：2021-07-27 06:28

　　SiCp/Al复合材料是以铝为基体,碳化硅颗粒为增强相的金属基复合材料,它具有高比强度、高比刚度、低的热膨胀系数以及良好的热稳定性,同时具有优良的导热、导电性和耐磨、耐腐蚀性等特点,在航空航天、先进武器系统、汽车工业以及电子封装等领域运用广泛。但是,铝基体中掺入碳化硅硬质颗粒,导致SiCp/Al复合材料切削加工刀具磨损严重,切削加工性变差,其切屑形成机理也不同于传统连续型金属材料。因此,研究SiCp/Al复合材料切屑形成机理对指导其切削加工具有重要意义。本文采用不同颗粒体分比和颗粒尺寸的SiCp/Al复合材料,通过正交切削实验研究了SiCp/Al复合材料切屑的形成过程,研究了切削力、切削温度以及变形区参数的影响因素及规律。主要工作和结论如下:（1）通过自制弹簧式快速落刀装置,获得切屑根部,观察和分析切屑和切屑根部。结果表明:不同的切削参数和材料参数通过影响基体塑性和裂纹的扩展程度而影响切屑形态;基体塑性滑移对颗粒产生的力和力矩使得颗粒沿剪切带排列;在剪切区、工件与切屑分离面、第二变形区以及刀尖附近的已加工表面发生了颗粒断裂与破碎;微裂纹从自由表面和剪切区内部沿着剪切面扩展并贯通;裂纹沿... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 快速落刀研究现状
        1.2.2 SiCp/Al复合材料切屑形成研究现状
        1.2.3 SiCp/Al复合材料切削力及切削温度研究现状
    1.3 论文的研究目标以及主要研究内容
2 实验条件与实验过程
    2.1 快速落刀装置
        2.1.1 快速落刀装置原理
        2.1.2 快速落刀装置设计
        2.1.3 快速落刀装置操作及性能测试
    2.2 实验材料
    2.3 实验设备
        2.3.1 实验机床
        2.3.2 切削力测量系统
        2.3.3 温度测量设备
    2.4 实验方案
    2.5 本章小结
3 SiCp/Al复合材料切屑形成过程研究
    3.1 实验条件
    3.2 SiCp/Al复合材料切屑形态
    3.3 基体塑性变形及其对颗粒排列的影响机制
    3.4 颗粒断裂与破碎机理
    3.5 裂纹及其扩展
        3.5.1 SiCp/Al复合材料中的裂纹源
        3.5.2 SiCp/Al复合材料中的裂纹扩展
    3.6 切屑形成
        3.6.1 切屑形态分析
        3.6.2 切屑形成过程模型
    3.7 本章小结
4 切削SiCp/Al复合材料的切削力和切削温度
    4.1 引言
    4.2 实验条件
    4.3 SiCp/Al复合材料切削力影响因素研究
        4.3.1 进给量对切削力的影响
        4.3.2 切削速度对切削力的影响
        4.3.3 颗粒体分比对切削力的影响
        4.3.4 颗粒尺寸对切削力的影响
        4.3.5 刀具前角对切削力的影响
    4.4 SiCp/Al复合材料切削温度影响因素研究
        4.4.1 进给量对切削温度的影响
        4.4.2 切削速度对切削温度的影响
        4.4.3 颗粒尺寸对切削温度的影响
        4.4.4 刀具前角对切削温度的影响
    4.5 本章小结
5 SiCp/Al复合材料变形区参数分析
    5.1 变形区参数
    5.2 实验条件
    5.3 变形区参数的影响因素分析
        5.3.1 切削厚度的影响
        5.3.2 切削速度的影响
        5.3.3 其他参数的影响
    5.4 剪切角与摩擦角的关系
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三大变形区的车削SiCp/Al复合材料切削力理论分析方法[J]. 彭春雷.  机械强度. 2018(01)
[2]车床快速落刀装置研究[J]. 王恒厂,李灿,郁思佳,张井洋,陈春阳.  机械设计与制造工程. 2016(01)
[3]SiCp/Al复合材料超精密车削切屑形成机制及形成过程模型[J]. 葛英飞,徐九华,杨辉.  兵工学报. 2015(05)
[4]高速正交切削SiCp/Al复合材料切削温度仿真研究[J]. 王泽亮,黄树涛,焦可如,许立福,李金泉.  工具技术. 2014(10)
[5]高速正交切削SiCp/Al复合材料的切屑形成及边界损伤仿真研究[J]. 黄树涛,王泽亮,焦可如,许立福,李金泉.  人工晶体学报. 2014(10)
[6]PCD刀具高速铣削SiCp/Al复合材料切削温度试验研究[J]. 葛英飞,边卫亮,傅玉灿,徐九华,张帅.  工具技术. 2011(08)
[7]SiC增强铝基复合材料的切屑形貌与变形[J]. 王大镇,李波,闫勇刚.  组合机床与自动化加工技术. 2009(11)
[8]绿色切削SiCp/Al复合材料的刀具温度研究[J]. 卢接驰,全燕鸣,徐昊.  工具技术. 2009(02)
[9]SiCp/Al复合材料高速切削的研究现状[J]. 周家林,黄树涛,许立福,彭瑞卿.  工具技术. 2008(07)
[10]PCD刀具切削颗粒增强铝基复合材料时刀具磨损研究[J]. 黄劭楠,周明.  工具技术. 2008(06)

博士论文
[1]高体积分数SiCp/Al复合材料精密磨削机理及表面评价研究[D]. 于晓琳.沈阳工业大学 2012

硕士论文
[1]SiCp/Al复合材料的切削力仿真和实验研究[D]. 王景磊.沈阳理工大学 2012



本文编号：3305271