镍基高温合金定向内冷却铣削工艺优化研究
发布时间：2021-08-29 11:59
镍基高温合金具有优良的高温强度、热稳定性和抗热疲劳性,广泛应用于航空、航天和船舶工业。然而,镍基高温合金铣削性能较差,加工过程中在刀-屑接触面上产生大量的热量,易使工件产生表面烧伤和裂纹,降低了加工表面完整性。传统浇注冷却条件下切削液的流速和压力较低、换热能力较差,且难以准确渗入刀-屑接触面对铣削热量进行有效疏导,限制了加工质量与效率。因此,探索铣削时的高效换热技术,强化切削液的换热效率,对提高镍基高温合金的铣削效率和表面质量具有重要意义。定向内冷却技术将切削液通过刀具内部流道的喷口由内向外喷射至铣削区域。由于切削液喷口与刀具的相对位置保持不变,刀具高速旋转时切削液射流可定向且连续的喷射至刀-屑接触面,避免了刀具运动和工件形状对切削液换热的不利影响;且由于刀具喷口尺寸较小,相同流量下切削液的喷射速度较大,可产生更好的冷却、润滑与冲刷效果。本文采用数值模拟与实验方法开展了定向内冷却铣削镍基高温合金研究,并基于零件抗疲劳性能对铣削工艺进行优选。全文的主要研究内容如下:（1）建立定向内冷却铣削时切削液的流体域模型,研究供液压力和刀具转速对切削液喷射速度和喷射压力的影响规律;（2）根据流场仿真...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169高温合金晶胞结构
泊松比 0.3比热容（J/kg·K） 437导热系数（W/m·K） 11.2线胀系数（1/K） 14.8·10-6图 1.1 GH4169 高温合金晶胞结构
面的热损伤和刀具的剧烈磨损。近年来，国内外众多学者对镍基高温合金的铣削特性进行了广泛的研究，研究范围涉及铣削力、铣削温度、加工表面完整性等多个方面。（1）铣削力Alauddin 等[20]采用解析法建立了端铣 Inconel 718 时的铣削力模型，发现径向切削宽度与进给速度对铣削力有显著影响。随着加工参数的提高，铣削力呈上升趋势。Tian等[21]进行了 Sialon 陶瓷刀具高速铣削 Inconel 718 的实验研究。结果表明：随着切削速度的增大，铣削力呈现先下降后上升的变化趋势；顺铣条件下，刀具承受较大的载荷，磨损较逆铣更为剧烈，但产生较低的表面粗糙度。Okafor 等[22]研究了刀具涂层对硬质合金铣刀铣削力的影响，发现在高速顺铣 Inconel 718 时，GMS2涂层相对于未涂层和 AlTiN涂层产生更小的铣削力。Ma 等[23]研究了浇注冷却条件下低速端铣 Inconel 718 时加工参数对铣削力的影响，实验结果表明：当铣削速度为 20 m/min 时产生最小的铣削力。（2）铣削温度Ng 等[24]进行了球头铣刀高压冷却铣削 Inconel 718 的实验研究，发现铣削温度随切削速度的增大而上升，随冷却液压力的增大而下降。Le Coz 等[25]采用 K 型热电偶测量了干铣削 Inconel 718 时工件及刀具的温度分布情况，在工件亚表面观测到较大的温度梯
【参考文献】：
期刊论文
[1]加压内冷却砂轮的研制及磨削性能研究[J]. 彭锐涛,张珊,唐新姿,陈睿,周专. 机械工程学报. 2017(19)
[2]GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验[J]. 李锋,李亚胜,刘维伟,杜崇辉,夏杨欢. 表面技术. 2016(12)
[3]Finite element analysis of chip formation and residual stresses induced by sequential cutting in side milling with microns to submicron uncut chip thickness and finite cutting edge radius[J]. Nejah Tounsi,Tahany El-Wardany. Advances in Manufacturing. 2015(04)
[4]无网格法耦合RNG k-ε湍流模型在亚、跨声速翼型黏性绕流中的数值模拟[J]. 王园丁,谭俊杰,蔡晓伟,任登凤,马新建. 航空学报. 2015(05)
[5]GH4169合金的研究新进展[J]. 赵新宝,谷月峰,鲁金涛,严靖博,尹宏飞. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[6]热管铣刀散热基本结构关键参数优化[J]. 刘志军,全燕鸣. 中国机械工程. 2014(24)
[7]镍基粉末高温合金切削加工表面白层形成热-力耦合作用机理[J]. 刘战强,吕绍瑜. 机械工程学报. 2014(17)
[8]镍基高温合金高速铣削加工表面完整性[J]. 杜劲,刘战强,张入仁,苏国胜. 中南大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型[J]. 闫雪,陶华,蔡晋,李海滨. 机械工程学报. 2011(01)
[10]基于响应曲面法的GH4169铣削力预测模型研究[J]. 梁永收,史耀耀,任军学,杨振朝,姚倡锋. 机械科学与技术. 2010(11)
硕士论文
[1]基于等效刀具参数的Cr12MoV模具钢铣削性能有限元分析[D]. 肖珞琼.湖南大学 2017
本文编号：3370614
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GH4169高温合金晶胞结构
泊松比 0.3比热容（J/kg·K） 437导热系数（W/m·K） 11.2线胀系数（1/K） 14.8·10-6图 1.1 GH4169 高温合金晶胞结构
面的热损伤和刀具的剧烈磨损。近年来，国内外众多学者对镍基高温合金的铣削特性进行了广泛的研究，研究范围涉及铣削力、铣削温度、加工表面完整性等多个方面。（1）铣削力Alauddin 等[20]采用解析法建立了端铣 Inconel 718 时的铣削力模型，发现径向切削宽度与进给速度对铣削力有显著影响。随着加工参数的提高，铣削力呈上升趋势。Tian等[21]进行了 Sialon 陶瓷刀具高速铣削 Inconel 718 的实验研究。结果表明：随着切削速度的增大，铣削力呈现先下降后上升的变化趋势；顺铣条件下，刀具承受较大的载荷，磨损较逆铣更为剧烈，但产生较低的表面粗糙度。Okafor 等[22]研究了刀具涂层对硬质合金铣刀铣削力的影响，发现在高速顺铣 Inconel 718 时，GMS2涂层相对于未涂层和 AlTiN涂层产生更小的铣削力。Ma 等[23]研究了浇注冷却条件下低速端铣 Inconel 718 时加工参数对铣削力的影响，实验结果表明：当铣削速度为 20 m/min 时产生最小的铣削力。（2）铣削温度Ng 等[24]进行了球头铣刀高压冷却铣削 Inconel 718 的实验研究，发现铣削温度随切削速度的增大而上升，随冷却液压力的增大而下降。Le Coz 等[25]采用 K 型热电偶测量了干铣削 Inconel 718 时工件及刀具的温度分布情况，在工件亚表面观测到较大的温度梯
【参考文献】：
期刊论文
[1]加压内冷却砂轮的研制及磨削性能研究[J]. 彭锐涛,张珊,唐新姿,陈睿,周专. 机械工程学报. 2017(19)
[2]GH4169高速铣削加工残余应力分布规律试验[J]. 李锋,李亚胜,刘维伟,杜崇辉,夏杨欢. 表面技术. 2016(12)
[3]Finite element analysis of chip formation and residual stresses induced by sequential cutting in side milling with microns to submicron uncut chip thickness and finite cutting edge radius[J]. Nejah Tounsi,Tahany El-Wardany. Advances in Manufacturing. 2015(04)
[4]无网格法耦合RNG k-ε湍流模型在亚、跨声速翼型黏性绕流中的数值模拟[J]. 王园丁,谭俊杰,蔡晓伟,任登凤,马新建. 航空学报. 2015(05)
[5]GH4169合金的研究新进展[J]. 赵新宝,谷月峰,鲁金涛,严靖博,尹宏飞. 稀有金属材料与工程. 2015(03)
[6]热管铣刀散热基本结构关键参数优化[J]. 刘志军,全燕鸣. 中国机械工程. 2014(24)
[7]镍基粉末高温合金切削加工表面白层形成热-力耦合作用机理[J]. 刘战强,吕绍瑜. 机械工程学报. 2014(17)
[8]镍基高温合金高速铣削加工表面完整性[J]. 杜劲,刘战强,张入仁,苏国胜. 中南大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型[J]. 闫雪,陶华,蔡晋,李海滨. 机械工程学报. 2011(01)
[10]基于响应曲面法的GH4169铣削力预测模型研究[J]. 梁永收,史耀耀,任军学,杨振朝,姚倡锋. 机械科学与技术. 2010(11)
硕士论文
[1]基于等效刀具参数的Cr12MoV模具钢铣削性能有限元分析[D]. 肖珞琼.湖南大学 2017
本文编号：3370614
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