FGH95镍基高温合金拉削模拟及拉刀参数优化

发布时间：2020-06-18 07:43

【摘要】：我国经济腾飞的三十多年各行各业得到飞速发展,其中航空运输业需求越来越大,因而应用在飞机的零件上的新材料不断在研发,如粉末高温合等。新材料的研制周期速度快,生产批量需求大,且工业部门对关键核心零部件的加工要求越来越高,以减少零件的破坏而导致事故发生。进而对加工零件的刀具的使用时间以及成本提出了更高的要求。在保证加工后零件的尺寸精度以及表面质量的同时,设计出合适的刀具同样有着重要的意义。本文针对加工粉末镍基高温合金榫槽而设计整套的整体硬质合金拉刀,并采用有限元模拟仿真技术模拟拉削加工粉末高温合金FGH95的加工过程,研究拉削参数对镍基高温合金的影响规律,以期优化拉削加工过程及拉刀。首先,根据镍基粉末高温合金FGH95的加工性能选用了一种新型硬质合金材料用来制备整体硬质合金拉刀;再根据拉刀工艺理论选用拉削加工方式以及拉刀常用的几何结构参数,并通过三维软件造型整套整体硬质合金拉刀。其次,通过金属切削原理、有限元仿真原理等基础理论建立拉削加工粉末高温合金的有限元仿真模型,研究拉削参数(拉削速度、齿升量、刀具几何角度)加工镍基粉末高温合金FGH95时的拉削力、拉削温度以及刀具磨损的变化规律。提取后处理器中的计算结果并加以分析,用以优化粗拉刀、半精拉刀以及精拉刀的几何结构参数以及拉削加工过程。最后,采用单因素试验方案,用制备的整体硬质合金拉削加工镍基粉末高温合金,研究切削速度对粉末高温合金加工表面粗糙度的影响,并通过扫描电镜观测粉末高温合金制备过程中引入的夹杂物对加工表面组织形貌影响,以选取合适的拉削加工速度。试验结果表明:采用新型的硬质合金材料制备的拉刀在合理的切削速度范围内能够切削粉末高温合金,并能加工出质量较高的表面。通过模拟以及试验表明:采用有限元仿真技术模拟拉削过程,分析拉削过程中的力、温度以及刀具磨损规律,对优化整体硬质合金刀具有着重要的作用。所设计的整体硬质金合金拉刀拉削镍基高温合金表面质量达到工业上的使用要求。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG132.3;TG57;V252
【图文】：

涡轮盘,航空发动机

且对有效的解决实际大批量生产遇到的问题提供了参考，以及对刀具的设计和加工参数的优化提供行之有效的方法。本章节主要阐述课题研究的背景、现状以及论文研究主要内容。1.1 课题研究背景与意义粉末高温合金是通过粉末冶金工艺加工而成的高温合金，采用冶金工艺来制备，材料在迅速凝固后得到组织均匀、晶粒细小的高温合金，因此粉末高温合金具有良好的抗疲劳性、耐高温、抗腐蚀性和抗蠕变性能，被广泛应用于航天航空、化工、汽车、核反应等重要的制造业[1]。航空业中飞机的发动机材料对静态、疲劳和蠕变具有显著的抗力，所以镍基粉末高温合金的优异性能成为了航空航天业高温服役部件材料的首要选择。牌号为 FGH95 镍基粉末高温合金是我国目前 6500C 高温下依旧能够保持较高强度的合金，其优异的性能足够满足制造飞机发动机的涡轮构造中的挡板、盘件和导流盘等小型部件，如图 1.1 所示。并经过多年的发展已经在某型号发动机和直升机上得到运用[2]。

示意图,拉削加工,示意图

采用有限元模拟仿真技术模拟金属拉削过程，以期对镍削加工参数优化以及优化整体硬质合金拉刀的切削刃的结构量加工表面的表面粗糙度及表面微观组织来选取合理的加工工金属时获得高质量的表面提供行之有效的理论基础和技术参；对设计针对新材料的刀具节约试验成本提供有效的方法。综合金加工后的使用性能、加工效率，对我国航空运输与创新的进作用。金拉削加工技术与 FGH95 合金简介工技术工技术是指用特制拉刀按设计的切削齿依次去除被加工金属用来加工多样的通孔形状以及特殊的形状的外表面。拉削时速除金属层薄而均匀，使得已加工表面精度高和表面粗糙度值加工就可以完成粗加工、半精加工和精加工，大大提高实际生

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