切削镍基高温合金的微织构刀片参数设计及机理研究

发布时间：2021-02-10 20:27

　　现今航空制造领域已经普遍采用镍基高温合金材料,因为其具有良好的高温机械力学性能和化学稳定性,但其强度高,切削性能差,在加工过程中会出现切削温度高、切削力大、刀片磨损严重等问题。本文利用仿生摩擦学的研究理论,设计了减磨性能良好的微织构刀片并用于镍基高温合金的切削,围绕刀片的微织构参数设计、减磨机理、加工制造等方面进行了以下研究。首先,通过分析刀片微织构的作用机理,得到微织构需要放置在刀屑接触、摩擦区域,并以此进行微织构设计,确定了微织构两种形式——微槽、微坑,还确定了织构几何参数范围;选取激光加工微织构的工艺方式,并加工出微织构刀片样品。检验织构质量并且为之后切削镍基高温合金GH4169实验做准备。然后,进行GH4169切削实验,先用普通刀片用不同切削参数进行切削,通过极差分析确定出切削三要素对切削力影响程度的大小排序;以此为依据选出微织构刀片实验切削参数,并进行切削实验;结合金属切削理论与正交实验建立微织构刀片切削力指数关系的数学模型,以切削力和刀片后刀面磨损量为目标进行多目标参数优化,并应用遗传算法线性加权法求解,最终确定优化的微织构几何参数。最后,使用优化后的微织构刀片进一步做磨损... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源和目的意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 微织构对切削性能的影响
        1.2.2 微织构刀片的加工方式
        1.2.3 微织构分布方式及参数
        1.2.4 微织构对刀片强度影响
        1.2.5 微织构刀片的润滑
    1.3 国内外研究现状总结
    1.4 主要研究内容
第2章 微织构刀片设计与制备
    2.1 微织构的作用机理
        2.1.1 非光滑仿生表面作用机理
        2.1.2 微织构对切削力影响机理
        2.1.3 微织构对磨损影响
    2.2 刀片微织构的设计
        2.2.1 微织构区域范围的确定
        2.2.2 刀具微织构形式设计
        2.2.3 刀具微织构的几何参数的确定
    2.3 微织构的制备
        2.3.1 激光加工微织构
        2.3.2 已加工织构的观测
        2.3.3 已加工织构的处理
    2.4 本章小结
第3章 微织构刀片切削实验及微织构参数优化
    3.1 无织构刀片的切削性能分析
        3.1.1 实验的设计与准备
        3.1.2 实验结果与分析
    3.2 微织构刀片的切削性能分析
        3.2.1 微织构刀片实验
        3.2.2 微织构刀片实验结果分析
    3.3 微织构刀片的切削力经验模型建立及参数优化
        3.3.1 切削力经验模型选择
        3.3.2 切削力经验模型建立
        3.3.3 刀片的微织构几何参数优化
    3.4 本章小结
第4章 基于实验的微织构刀片减磨机理研究
    4.1 刀片持续磨损实验
        4.1.1 实验方案设计
        4.1.2 切削力实验结果
        4.1.3 切削力实验分析
        4.1.4 后刀面磨损实验结果
        4.1.5 后刀面磨损实验分析
    4.2 刀片寿命实验
        4.2.1 阶梯车削实验的理论基础
        4.2.2 刀片寿命实验设计与实施
        4.2.3 实验结果
        4.2.4 刀片寿命实验分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微织构刀具研究现状[J]. 冯新敏,裴泽,胡景姝,计亚坤.  制造技术与机床. 2018(07)
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[3]织构化AlCrN涂层刀具车削加工奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能研究[J]. 姜超,邓建新,张翔,侯云鹤,邹雪倩,吴凤芳.  工具技术. 2016(12)
[4]微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验[J]. 于占江,蔡倩倩,王星星,许金凯,于化东.  中国表面工程. 2016(06)
[5]表面织构化刀具的研究现状与进展[J]. 郝秀清,宋晓路,李亮.  表面技术. 2016(09)
[6]紫外激光加工陶瓷刀具表面微织构的实验研究[J]. 刘泽宇,魏昕,谢小柱,华显刚,洪继伟.  激光技术. 2016(04)
[7]织构化涂层刀具研究进展[J]. 孙加林,周咏辉,邓建新.  工具技术. 2015(07)
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[9]微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真[J]. 杨树财,王志伟,张玉华,万泉,崔晓雁,谢阳.  沈阳工业大学学报. 2015(05)
[10]微织构自润滑刀具干切削0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的切削性能[J]. 龙远强,邓建新,周后明,易斌.  机械工程材料. 2015(03)

博士论文
[1]表面微织构WC-10Ni3Al刀具切削Ti6Al4V的磨损特性研究[D]. 刘欣.华南理工大学 2015

硕士论文
[1]激光毛化WC-Co刀具的直角切削试验研究[D]. 顾亚励.江苏大学 2016
[2]表面功能结构在钛合金切削中的应用[D]. 陈琛.华中科技大学 2013



本文编号：3027940