晶粒尺寸对切削特性及表面完整性影响的研究

发布时间：2025-02-09 19:46

　　在金属切削加工中,当切削深度与晶粒尺寸相当时,材料微观结构则成为影响切削加工过程的主要因素,因此研究材料晶粒尺寸对切削特性及表面完整性的影响具有重要意义。本文通过轧制及热处理的方法,在不同退火温度下制备了不同晶粒尺寸的T2纯铜工件,并开展端面车削实验,研究晶粒尺寸对切削特性及表面完整性的影响规律,基于Deform-3D仿真软件建立了端面车削有限元预测模型。主要研究内容如下:(1)采用轧制变形及高温热处理的方法,通过控制轧制下压量、热处理温度及保温时间制备晶粒尺寸不同且组织均匀性良好的纯铜工件,用于开展端面车削实验;(2)开展端面车削实验,并采集车削过程中的切削力信号和收集纯铜切屑,通过对比和分析不同晶粒尺寸纯铜工件的切削力、切屑形态及剪切角,基于晶粒尺寸与材料塑性变形过程中流动应力的关系,研究晶粒尺寸对切削特性的影响;(3)通过对比和分析不同晶粒尺寸工件已加工表面的切削残余应力、塑性流动层及表面硬化程度,基于应力加载循环及加工硬化,研究晶粒尺寸对纯铜工件端面车削表面完整性的影响规律;(4)建立晶粒尺寸相关的Johnson-Cook本构模型,利用Deform-3D有限元软件对端面车削过程进...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 弱刚性构件的极端制造
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 材料微观组织对机械加工影响的研究现状
        1.2.1 材料微观组织对切削力的影响
        1.2.2 材料微观组织对表面完整性的影响
    1.3 切削模型及切屑形成机理研究现状
    1.4 切削加工表面完整性研究现状
        1.4.1 切削加工表面完整性的概念
        1.4.2 残余应力的测量与表征
        1.4.3 表面粗糙度的测量与表征
        1.4.4 显微硬度的测量与表征
    1.5 切削残余应力的研究现状
    1.6 论文研究思路及内容
2 试样制备及端面车削实验
    2.1 不同晶粒尺寸T2 纯铜试样制备
        2.1.1 晶粒尺寸调控理论基础
        2.1.2 不同晶粒尺寸工件制备工艺
        2.1.3 金相显微组织观察及分析
    2.2 端面车削实验方案设计
    2.3 分析测试方法
        2.3.1 端面车削切削力的测量与表征
        2.3.2 端面车削切削力的测量与表征
        2.3.3 切削残余应力的测量与表征
        2.3.4 塑性流动层的测量与表征
        2.3.5 表面硬化的测量与表征
    2.4 本章小结
3 晶粒尺寸对切削特性的影响
    3.1 晶粒尺寸对切削力的影响
        3.1.1 端面车削切削力测量结果
        3.1.2 晶粒尺寸对切削力影响分析
    3.2 晶粒尺寸对切屑形态的影响
        3.2.1 晶粒尺寸对切屑宏观形态的影响
        3.2.2 晶粒尺寸对切屑自由表面的片层结构的影响
    3.3 晶粒尺寸对切削剪切角的影响
    3.4 本章小结
4 晶粒尺寸对表面完整性的影响
    4.1 晶粒尺寸对切削残余应力的影响
        4.1.1 端面车削加工表面残余应力产生机理分析
        4.1.2 车削表面残余应力的测量结果
        4.1.3 晶粒尺寸对车削表面残余应力的影响分析
    4.2 晶粒尺寸对塑性流动层的的影响
    4.3 晶粒尺寸对加工硬化的影响
        4.3.1 加工硬化表征方法
        4.3.2 晶粒尺寸对加工硬化的影响
    4.4 本章小结
5 基于Deform-3D的有限元切削模型
    5.1 Deform-3D有限元软件概述
        5.1.1 Deform软件简介
        5.1.2 Deform-3D仿真流程
    5.2 端面车削有限元模型建立
        5.2.1 几何模型建立
        5.2.2 网格划分及重划分标准
        5.2.3 材料模型建立
        5.2.4 接触属性模型确定
    5.3 端面车削有限元结果分析
        5.3.1 切削力预测结果分析
        5.3.2 残余应力的预测结果分析
        5.3.3 表面应变的预测结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4032772