铝合金车削表层晶粒细化仿真及形成特征研究

发布时间：2017-10-06 17:29

  本文关键词：铝合金车削表层晶粒细化仿真及形成特征研究

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【摘要】：切削加工过程中,已加工表面会形成一层明显区别于基体材料的切削变质层,该层中晶粒较基体材料发生明显细化。该层变化不仅与表面粗糙度、加工硬化和残余应力等表面形成特征密切相关,也会对零件耐腐蚀、耐疲劳、抗磨损等服役性能产生重要影响。论文以高强度铝合金7050-T7451为研究材料,借助实验与数值模拟,通过研究不同车削条件下,车削温度、应力、应变、应变率及表层晶粒尺寸的变化规律,重点分析车削加工表面变质层中晶粒演化规律及其工艺参数影响程度,并对其表面形成特征及耐腐蚀性能进行实验研究。首先,基于位错理论,研究了切削表层形成过程中车削力、车削热的影响机制,阐明晶粒细化机制及细化形成的塑性变形条件;针对铝合金7050-T7451材料位错形成特征,分析其加工过程热-力影响的塑性变形机理,重点分析刀具几何角度、车削用量及冷却条件对切削表层晶粒细化的影响程度。其次,根据切削条件下铝合金7050-T7451材料的J-C本构模型,建立应用于DEFORM有限元软件的车削模型,并确定刀-工接触摩擦参数、热传导和对流换热系数等仿真参数,借助车削实验及理论计算对车削仿真模型进行车削力与车削热验证。通过设计正交车削仿真实验和单因素车削仿真实验,探究了车削速度、刀具前角、切削刃半径、车削温度对车削表层晶粒尺寸的影响趋势。结果表明,车削速度对车削表层晶粒尺寸影响最大;同时对刀具前角的挤压效应、切削刃半径的犁削作用、车削温度对再结晶的影响等都进行了分析,并优化了车削工艺参数。最后,对铝合金7050-T7451车削表面粗糙度、硬度、微观组织结构等表面形成特征进行研究,并通过盐雾腐蚀实验,研究表层晶粒细化对工件耐腐蚀性能的影响。
【关键词】：铝合金7050-T7451 晶粒尺寸 表面形成特征 DEFORM有限元仿真
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG51
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 工件表层晶粒细化的研究现状10-13
• 1.2.1 工件表层晶粒细化的传统加工方法10-12
• 1.2.2 切削表层晶粒细化的塑性变形条件及工艺优势12-13
• 1.3 切削表层晶粒细化的研究现状13-17
• 1.3.1 切削表层晶粒细化的实验研究13-15
• 1.3.2 有限元仿真研究15-16
• 1.3.3 存在的问题16-17
• 1.4. 主要研究内容与论文结构17-19
• 1.4.1 主要研究内容17
• 1.4.2 论文结构17-19
• 第二章 车削表层晶粒细化机理及其影响因素研究19-25
• 2.1 车削加工表面变质层的形成19-20
• 2.2 基于金属位错理论的铝合金晶粒细化机理20-22
• 2.2.1 金属位错理论20-21
• 2.2.2 铝合金晶粒细化机理21-22
• 2.3 车削表层晶粒细化影响因素分析22-24
• 2.3.1 刀具角度22-23
• 2.3.2 车削用量23-24
• 2.3.3 冷却条件24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 铝合金车削仿真建模及实验验证25-37
• 3.1 铝合金车削仿真建模25-28
• 3.1.1 铝合金 7050-T7451本构模型25-26
• 3.1.2 车削仿真摩擦系数26-27
• 3.1.3 热传导和对流换热系数27-28
• 3.2 车削加工仿真及实验验证28-36
• 3.2.1 验证参数设计29
• 3.2.2 车削仿真结果29-31
• 3.2.3 车削力验证31-33
• 3.2.4 切削热验证33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 车削表层晶粒细化模拟及工艺参数优化37-51
• 4.1 正交车削仿真试验37-42
• 4.2 单因素车削仿真试验42-49
• 4.2.1 车削速度42-44
• 4.2.2 刀具前角44-47
• 4.2.3 刀具切削刃半径47-49
• 4.3 本章小结49-51
• 第五章 车削表面形成特征及其耐腐蚀性能研究51-61
• 5.1 表面粗糙度实验51-52
• 5.2 车削表层的加工硬化52-56
• 5.2.1 硬度实验53-54
• 5.2.2 实验结果与分析54-56
• 5.3 车削表面的耐腐蚀性能研究56-60
• 5.3.1 盐雾腐蚀试验56-57
• 5.3.2 试验结果与分析57-58
• 5.3.3 腐蚀损伤评价与分析58-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第六章 结论与展望61-62
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 附录67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：984064