汽雾冷却下高速切削镍基高温合金试验与仿真研究
发布时间：2021-08-21 13:59
航空工业是国家战略性产业,2015年国家提出中国制造2025计划,航空工业就是十大产业之一。航空工业主要核心是航空发动机生产与制造。航空发动机许多合金零部件都采用镍基高温合金材料加工而成。然而镍基高温合金属于典型的难加工材料在加工时存在加工效率低、刀具寿命短和加工成本高等因素,很大程度上制约着航空工业的发展。本文研究在常温工况下使用汽雾冷却方式切削GH4169镍基高温合金,以改善刀具切削性能,从而降低切削热、延长刀具寿命、提高已加工表面质量。具体研究内容如下:首先,根据汽雾冷却原理采用UG三维软件建立汽雾冷却三维模型,使用ANSYS-ICEM流体软件划分所建立的三维模型进行的网格,然后按照实际工况使用ANSYS-Fluent流体求解器软件进行汽雾冷却过程中热交换温度场、速度场等物理场的模拟分析,采取切屑附近温度求解汽雾冷却系数,并将此参数带入到Deform-3D中进行切削有限元仿真模拟。其次,使用Deform仿真软件进行切削过程模拟,设计改变切削三要素（切削速度、进给量、切削深度）的单因素试验,分析在添加汽雾参数和干切削时刀尖区域温度分布及变化规律,切削三要素对刀尖温度和切屑的影响,研...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169材料、晶相及应用
通过计算流体动力学分析可视化切削液的流动，并且从刀片侧面的传热讨论了通过 AJA 加工中的空气喷射辅助改善冷却环境和刀片寿命[31]。美国学者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通过在汽雾冷却下高速切削钛合金的试验研究，结果表明：由于在高速切削钛合金时产生大量的切削热，在切削区刀片与工件的接触位置温度较高导致刀片严重磨损，改变切屑颜色为蓝色[32]。吉隆坡大学的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、喷雾冷却微量润滑的不同条件下切削 Inconel 718 镍基高温合金，研究切削参数和喷雾冷却条件表面完整性进行分析，结果表明：喷油雾化有利于工件与刀片之间的润滑和冷却效果，有利于减少加工硬化[33]。韩国岭南大学的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低温情况下采用涂层硬质合金刀片进行高速切削试验，结果表明：在喷雾冷却下可以减少刀片磨损和减少刀片崩刃以至于延长刀片寿命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片从而降低加工成本[34]。南京航空航天大学的 Y.Su 和 N.He 等人通过研究在汽雾冷却下切削 Inconel718 的精加工试验，研究汽雾冷却对已加工表面面、刀片磨损和切屑形状的影响，结果表明：在汽雾冷切下刀片使用寿命最长，已加工表面质量较好，汽雾冷却设备具有制冷速度快，响应速度快，冷却气体温度控制能力强等优点[35]。
通过计算流体动力学分析可视化切削液的流动，并且从刀片侧面的传热讨论了通过 AJA 加工中的空气喷射辅助改善冷却环境和刀片寿命[31]。美国学者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通过在汽雾冷却下高速切削钛合金的试验研究，结果表明：由于在高速切削钛合金时产生大量的切削热，在切削区刀片与工件的接触位置温度较高导致刀片严重磨损，改变切屑颜色为蓝色[32]。吉隆坡大学的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、喷雾冷却微量润滑的不同条件下切削 Inconel 718 镍基高温合金，研究切削参数和喷雾冷却条件表面完整性进行分析，结果表明：喷油雾化有利于工件与刀片之间的润滑和冷却效果，有利于减少加工硬化[33]。韩国岭南大学的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低温情况下采用涂层硬质合金刀片进行高速切削试验，结果表明：在喷雾冷却下可以减少刀片磨损和减少刀片崩刃以至于延长刀片寿命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片从而降低加工成本[34]。南京航空航天大学的 Y.Su 和 N.He 等人通过研究在汽雾冷却下切削 Inconel718 的精加工试验，研究汽雾冷却对已加工表面面、刀片磨损和切屑形状的影响，结果表明：在汽雾冷切下刀片使用寿命最长，已加工表面质量较好，汽雾冷却设备具有制冷速度快，响应速度快，冷却气体温度控制能力强等优点[35]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4169高温合金车削表面完整性对疲劳性能的影响[J]. 武导侠,张定华,姚倡锋. 航空材料学报. 2017(06)
[2]GH4169高温合金端面车削表面变质层的形成机理[J]. 姚倡锋,沈雪红,张定华. 航空材料学报. 2017(06)
[3]镍基高温合金切削过程有限元仿真及刀具参数研究[J]. 高东强,王俊杰,王悉颖. 工具技术. 2017(10)
[4]基于复合喷雾冷却的高速车削GH4169表面粗糙度的研究[J]. 刘暐,邵忠伟,闫磊,鲁康平,仵珍稷,姜增辉. 工具技术. 2017(09)
[5]镍基高温合金疲劳-蠕变寿命预测的临界面损伤方法[J]. 董成利,于慧臣. 航空材料学报. 2017(04)
[6]基于Deform-3D的镍基高温合金残余应力仿真分析[J]. 史若彤,邓子龙,高兴军,张绍禹,罗琳. 辽宁石油化工大学学报. 2017(04)
[7]PCBN刀具高速切削镍基高温合金切削力及刀具磨损试验研究[J]. 吴明阳,陈勇,赵旭,徐明,程耀楠. 工具技术. 2017(04)
[8]Inconel 718微铣削加工表面残余应力有限元仿真[J]. 卢晓红,王福瑞,路彦君,高路丝. 东北大学学报(自然科学版). 2017(02)
[9]GH4169车削过程的热力耦合作用及残余应力场研究[J]. 姚倡锋,陈广超,刘超,吴宁宁,黎先才. 航空制造技术. 2017(Z1)
[10]我国高温合金的发展及前景[J]. 王建国,任朋立,张周科,张楠,王周俭,张博. 热加工工艺. 2016(04)
博士论文
[1]微槽表面喷雾冷却换热特性研究[D]. 张伟.中国石油大学（华东） 2013
硕士论文
[1]镍基高温合金在低温冷风射流微润滑条件下的切削研究[D]. 张晓琴.西安石油大学 2016
[2]高速钢刀具干式低温冷风车削磨损试验研究[D]. 章海涛.重庆大学 2006
[3]低温冷风加工难切削材料的实验研究[D]. 贺静.重庆大学 2006
本文编号：3355734
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169材料、晶相及应用
通过计算流体动力学分析可视化切削液的流动，并且从刀片侧面的传热讨论了通过 AJA 加工中的空气喷射辅助改善冷却环境和刀片寿命[31]。美国学者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通过在汽雾冷却下高速切削钛合金的试验研究，结果表明：由于在高速切削钛合金时产生大量的切削热，在切削区刀片与工件的接触位置温度较高导致刀片严重磨损，改变切屑颜色为蓝色[32]。吉隆坡大学的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、喷雾冷却微量润滑的不同条件下切削 Inconel 718 镍基高温合金，研究切削参数和喷雾冷却条件表面完整性进行分析，结果表明：喷油雾化有利于工件与刀片之间的润滑和冷却效果，有利于减少加工硬化[33]。韩国岭南大学的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低温情况下采用涂层硬质合金刀片进行高速切削试验，结果表明：在喷雾冷却下可以减少刀片磨损和减少刀片崩刃以至于延长刀片寿命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片从而降低加工成本[34]。南京航空航天大学的 Y.Su 和 N.He 等人通过研究在汽雾冷却下切削 Inconel718 的精加工试验，研究汽雾冷却对已加工表面面、刀片磨损和切屑形状的影响，结果表明：在汽雾冷切下刀片使用寿命最长，已加工表面质量较好，汽雾冷却设备具有制冷速度快，响应速度快，冷却气体温度控制能力强等优点[35]。
通过计算流体动力学分析可视化切削液的流动，并且从刀片侧面的传热讨论了通过 AJA 加工中的空气喷射辅助改善冷却环境和刀片寿命[31]。美国学者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通过在汽雾冷却下高速切削钛合金的试验研究，结果表明：由于在高速切削钛合金时产生大量的切削热，在切削区刀片与工件的接触位置温度较高导致刀片严重磨损，改变切屑颜色为蓝色[32]。吉隆坡大学的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、喷雾冷却微量润滑的不同条件下切削 Inconel 718 镍基高温合金，研究切削参数和喷雾冷却条件表面完整性进行分析，结果表明：喷油雾化有利于工件与刀片之间的润滑和冷却效果，有利于减少加工硬化[33]。韩国岭南大学的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低温情况下采用涂层硬质合金刀片进行高速切削试验，结果表明：在喷雾冷却下可以减少刀片磨损和减少刀片崩刃以至于延长刀片寿命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片从而降低加工成本[34]。南京航空航天大学的 Y.Su 和 N.He 等人通过研究在汽雾冷却下切削 Inconel718 的精加工试验，研究汽雾冷却对已加工表面面、刀片磨损和切屑形状的影响，结果表明：在汽雾冷切下刀片使用寿命最长，已加工表面质量较好，汽雾冷却设备具有制冷速度快，响应速度快，冷却气体温度控制能力强等优点[35]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GH4169高温合金车削表面完整性对疲劳性能的影响[J]. 武导侠,张定华,姚倡锋. 航空材料学报. 2017(06)
[2]GH4169高温合金端面车削表面变质层的形成机理[J]. 姚倡锋,沈雪红,张定华. 航空材料学报. 2017(06)
[3]镍基高温合金切削过程有限元仿真及刀具参数研究[J]. 高东强,王俊杰,王悉颖. 工具技术. 2017(10)
[4]基于复合喷雾冷却的高速车削GH4169表面粗糙度的研究[J]. 刘暐,邵忠伟,闫磊,鲁康平,仵珍稷,姜增辉. 工具技术. 2017(09)
[5]镍基高温合金疲劳-蠕变寿命预测的临界面损伤方法[J]. 董成利,于慧臣. 航空材料学报. 2017(04)
[6]基于Deform-3D的镍基高温合金残余应力仿真分析[J]. 史若彤,邓子龙,高兴军,张绍禹,罗琳. 辽宁石油化工大学学报. 2017(04)
[7]PCBN刀具高速切削镍基高温合金切削力及刀具磨损试验研究[J]. 吴明阳,陈勇,赵旭,徐明,程耀楠. 工具技术. 2017(04)
[8]Inconel 718微铣削加工表面残余应力有限元仿真[J]. 卢晓红,王福瑞,路彦君,高路丝. 东北大学学报(自然科学版). 2017(02)
[9]GH4169车削过程的热力耦合作用及残余应力场研究[J]. 姚倡锋,陈广超,刘超,吴宁宁,黎先才. 航空制造技术. 2017(Z1)
[10]我国高温合金的发展及前景[J]. 王建国,任朋立,张周科,张楠,王周俭,张博. 热加工工艺. 2016(04)
博士论文
[1]微槽表面喷雾冷却换热特性研究[D]. 张伟.中国石油大学（华东） 2013
硕士论文
[1]镍基高温合金在低温冷风射流微润滑条件下的切削研究[D]. 张晓琴.西安石油大学 2016
[2]高速钢刀具干式低温冷风车削磨损试验研究[D]. 章海涛.重庆大学 2006
[3]低温冷风加工难切削材料的实验研究[D]. 贺静.重庆大学 2006
本文编号：3355734
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