铝基碳化硅微切削仿真方法及表面完整性研究

发布时间：2021-10-21 03:38

　　铝基碳化硅是金属基复合材料的一种,它具有低密度、高比强度、高比刚度、高韧性、高耐磨性和良好的抗疲劳性,以及耐高温、热膨胀系数小等优点,因此被广泛应用于军用和民用等多个领域,如航空航天、汽车工业、电子封装、光学仪器等。但铝基碳化硅复合材料的硬度高、脆性大,属于难加工材料。在铝基碳化硅的加工中刀具磨损严重,加工表面产生的缺陷多,导致切削的准确性降低,影响装配精度和工件的使用寿命,制约了铝基碳化硅复合材料在实际中的应用。因此,对铝基碳化硅复合材料的加工工艺进行研究十分重要。本文针对铝基碳化硅复合材料微切削有限元仿真方法与表面完整性进行了理论分析及实验研究。首先,采用三种方法对铝基碳化硅复合材料切削过程进行建模:第一、等效均质模型,不考虑铝基碳化硅复合材料的材料结构,本构方程仅反映均质材料属性;第二、多相混合模型,铝基体和SiC颗粒采用不同的本构模型,观察切削过程中的材料结构的变化情况;第三、多相混合内聚力模型,在多相混合模型基础上进行的改进,将SiC颗粒与铝基体之间通过内聚力单元进行结合,可以更好地模拟应力的传递过程以及SiC颗粒的脱粘过程。然后,对铝基碳化硅复合材料进行单因素微槽铣削实验,... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

铝合金的仿真切削和SiC脆性断裂模型

a) b)图 1.2 铝合金的仿真切削和 SiC 脆性断裂模型a) 高强度铝合金切削仿真模型 b) 脆性断裂模型中的单元删除角度可以观察 SiCp/Al 复合材料切削过程中切削力和应力场等情况。Tang et al.[17]将 SiCp/Al 复合材料的材料属性等效均质件对 SiCp/Al 复合材料建立了二维正交切削模型，如图 1.3 顿圆半径对 SiCp/Al 复合材料加工的影响，得到结果表明刀具度的影响较小，对切削力的影响较大，而且大的刀具刃口顿圆而微观模型可以更好地研究切削加工过程中复合材料的微观的去除过程进行进一步的研究与讨论。Shui et al.[18]利用 AB SiCp/Al 复合材料进行建模，针对随机分布的不同形状颗粒材料的切削模型，同时又建立了体积分数为 30%的 SiCp/A中颗粒形状为任意多边形的模型，并得到了相关切削力曲线

图 1.4 2024 铝合金及 SiCp/Al 复合材料多相混合模型切削力曲线图t al.和 A. Pramanik et al.[19-20]对 SiCp/Al 复合材料建立了圆形单 S型（如图 1.5a 所示）和圆形多 SiC 颗粒正交切削仿真模型，研 SiC 颗粒位置的关系。Liu et al.认为微铣削过程中表面缺陷主要位置的影响，在模型中调整刀具位置，将不同刀具位置的切削陷形成的可能原因。A. Pramanik et al.也通过有限元法建立切削场与应变场的变化过程，并且将刀具路径和颗粒位置总结为三削路径的颗粒，第二种切削路径上方的颗粒，第三种为切削路所示。2014 年到 2015 年期间，Wang B B et al.[21]和 Wang T et al[22行了研究。其中，Wang B B et al.选取铝基体的型号为 6061，不同体积的 SiCp/Al 复合材料进行了建模，得到了相关的应力分布不仅仅是刀具与 SiCp/Al 复合材料的接触有关，而且与颗最后将加工后结果与仿真结果进行对比，发现有相似部分。Tal 复合材料的加工表面缺陷进行了实验研究，并对该模型建立圆模拟了机械加工产生的缺陷。


本文编号：3448165