钛合金熨压切削表面性能研究

发布时间：2017-10-28 18:21

  本文关键词：钛合金熨压切削表面性能研究

  更多相关文章： 金属切削 熨压工艺 钛合金 有限元 DEFORM 2D

【摘要】：钛合金由于存在质轻、强度高、抗腐蚀能力突出、热力学性能优良等特性而受到工程,研究等众多领域的青睐。然而,钛合金同时也是典型的难加工材料,传统的钛合金切削加工时生产率低,且因其热传导能力差等因素使加工表面质量也难以得到保证。为了得到优质的钛合金工件表面,一般在加工完成后对钛合金进行单独的表面处理工艺,但单独的表面处理增加了加工工序,延长了制造周期,从而使制造成本提高。熨压加工是指通过硬质压头对待处理工件表面施加一定的压力,使工件表面产生连续的塑性变形,进而将工件表面的高凸部分向低凹部分挤压,得到平整的表面形貌,是一种无屑的表面处理工艺。熨压加工能够改善工件材料的粗糙度特性,提高工件硬度值,并且能够在工件表面层附近产生残余压应力,是一种有效的表面处理工艺。本文提出了一种新型的切削熨压复合加工工艺,并且设计研制了一种熨压切削组合工具,能够在完成切削加工余量的同时对已加工表面进行弹性熨压,从而改善工件的表面性能,使制造周期变短,保证制造效率。论文详细探讨了切削熨压复合工艺的作用机理,并用这种新型的熨压切削组合工具对钛合金TC4进行了熨压切削加工实验,对熨压切削加工所得表面性能进行了研究分析。详细讨论了熨压切削参数:切削速度、进给量、熨压切削深度及弹性调节装置预压力,在车削熨压钛合金TC4时,对试样表面粗糙度、显微硬度、微观结构以及残余应力的影响规律,并分析了熨压切削试样表面微观组织的特点。同时,本文还建立了基于DEFORM-2D有限元仿真分析软件的钛合金熨压切削加工的热力耦合模型,进一步研究了熨压切削过程变量,如:进给速度、熨压作用力、熨压头尺寸对工件应变率、塑性变形层厚度和残余应力的影响规律。
【关键词】：金属切削 熨压工艺 钛合金 有限元 DEFORM 2D
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG506
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 前言10
• 1.2 熨压加工原理10-12
• 1.3 熨压加工的分类12-15
• 1.3.1 滚柱滚压12-13
• 1.3.2 球压13-14
• 1.3.3 滑动滚压14-15
• 1.3.4 弹性熨压和刚性熨压15
• 1.4 熨压加工工艺研究现状15-18
• 1.4.1 熨压加工工艺表面粗糙度的研究15-17
• 1.4.2 熨压加工工艺对工件硬度影响的研究17
• 1.4.3 熨压加工工艺对工件残余应力的影响17-18
• 1.5 研究目的、内容及方法18-20
• 1.5.1 研究目的18-19
• 1.5.2 研究内容19
• 1.5.3 研究方法与技术路线19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第二章 熨压切削组合工具的设计21-28
• 2.1 熨压切削组合工具支持架21-22
• 2.2 弹性熨压系统的设计22-26
• 2.2.1 弹性熨压工具头的设计23-24
• 2.2.2 弹性熨压调节装置的设计24-26
• 2.3 熨压切削组合工具的加工参数26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 熨压切削复合工艺的有限元模型建立及结果分析28-53
• 3.1 引言28
• 3.2 DEFORM有限元软件介绍28-29
• 3.3 熨压切削复合加工过程有限元模型的建立29-36
• 3.3.1 钛合金切削模型几何模型29-30
• 3.3.2 熨压过程几何模型30-32
• 3.3.3 网格划分及边界条件设定32-33
• 3.3.4 材料设定及本构模型33-34
• 3.3.5 摩擦模型34-35
• 3.3.6 切屑断裂准则35
• 3.3.7 热传导模型35-36
• 3.4 熨压切削复合加工过程仿真参数设定36
• 3.5 有限元仿真结果分析36-51
• 3.5.1 熨压工具头尺寸对熨压切削工艺的影响37-41
• 3.5.2 熨压力对熨压切削工艺的影响41-45
• 3.5.3 进给量对熨压切削加工工艺的影响45-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 实验及分析方法53-59
• 4.1 钛合金熨压切削实验53-54
• 4.1.1 实验设备53
• 4.1.2 实验材料53
• 4.1.3 实验过程及实验参数53-54
• 4.2 钛合金熨压切削表面性能测试54-58
• 4.2.1 表面粗糙度测量54
• 4.2.2 硬度测量54-55
• 4.2.3 金相测试55-56
• 4.2.4 扫描电镜观测56
• 4.2.5 残余应力测试56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 第五章 钛合金熨压切削实验及表面性能研究59-78
• 5.1 钛合金熨压切削实验及工艺分析59-60
• 5.1.1 钛合金熨压切削实验59
• 5.1.2 熨压切削加工工艺缺陷分析59-60
• 5.2 钛合金熨压切削表面粗糙度分析60-75
• 5.2.1 熨压加工表面轮廓形成的理论研究60-63
• 5.2.2 熨压切削工艺参数对表面粗糙度的影响63-66
• 5.2.3 熨压切削工艺参数对显微硬度的影响66-70
• 5.2.4 熨压切削工艺参数对残余应力的影响70-73
• 5.2.5 熨压切削工艺对表面微观组织结构的影响73-75
• 5.3 本章小结75-78
• 结论78-80
• 参考文献80-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-87
• 致谢87-88
• 附件88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈英莫;;精刨工件表面产生废品的原因及解决方法[J];矿山机械;2006年09期

2 赵金森;李耘夫;;几种常见的裂纹防止方法[J];机械工人;1957年07期

3 鲁京;问与答[J];光学技术;1981年05期

4 丁贤伦;防氨气氮化工件表面氧化[J];热加工工艺;1988年02期

5 陈济平;一种简算工件表面积的方法[J];电镀与涂饰;1995年04期

6 叶秉新,汤绮苓;大直径大平面工件表面的磨削[J];磨床与磨削;1995年01期

7 许弟余;王长江;;被检工件表面的纹路是凹或凸的判定[J];四川文理学院学报;2007年05期

8 谢诚;;测量零件线值尺寸用的气动变换器[J];工具技术;1987年09期

9 蒋伟江;磨床磨削时工件表面烧伤的预防[J];机床与液压;2003年01期

10 王桂林;刘玉莹;;固着磨料高速研磨工件表面硬化规律的研究[J];新技术新工艺;2009年09期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 武文斌;徐文骥;周锦进;蒋春辉;王中营;;工件表面等离子弧抛光技术方法研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

2 武文斌;徐文骥;周锦进;蒋春辉;王中营;;工件表面等离子弧抛光技术方法研究[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年

3 刘守渔;许弟余;;被检工件表面的纹路是凹还是凸[A];数学·力学·物理学·高新技术研究进展——2004（10）卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第10届学术研讨会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 田春林;固着磨料高速研磨机理及工件表面质量的研究[D];长春理工大学;2005年

2 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王斌;钛合金熨压切削表面性能研究[D];华南理工大学;2016年

2 胡金华;基于工件表面纹理分析的加工参数优化技术的研究[D];浙江工业大学;2005年

3 于璐;磨削工件表面硬化层分布的一致性研究[D];东北大学;2013年

4 王小艺;一种工件表面缺陷检测新方法的研究与系统实现[D];山西大学;2003年

5 杨圣淼;快速点磨削加工机理及工件表面微观形貌特征研究[D];东北大学;2010年

6 樊佳朋;UNIPOL-802平面研磨机研磨轨迹的研究[D];东北大学;2010年

7 缪红松;基于工件表面纹理的刀具磨损状态监测技术的研究[D];浙江工业大学;2003年

8 王谦;面接触磨削材料去除机理与表面创成研究[D];天津大学;2012年

9 白莉;基于工件表面纹理图像的刀具磨损状态监测技术研究[D];西安理工大学;2009年

10 李凡;基于工件表面图像的刀具磨损状态监测[D];西安理工大学;2007年

，

本文编号：1109416