基于定位强化感应加热技术的磨削表面残余应力控制研究
[Abstract]:Nickel base superalloy Inconel718 has good high temperature strength and high corrosion resistance. It is widely used to manufacture high temperature components of aeronautical industry, especially gas turbine engine. In order to obtain high dimensional accuracy and surface quality, grinding process is usually arranged in the final stage of machining. However, grinding process often results in large residual tensile stress on the surface of the parts, which is unfavorable to the fatigue strength and fatigue life of the parts. Therefore, it is necessary to form small tensile stress or even compressive stress on the grinding surface to improve the fatigue life of the machined parts. In this paper, the application background of Inconel718 alloy and the requirement of existing processing technology are introduced. Thus, the main problem studied in this paper is to regulate the residual stress of grinding surface actively. In this paper, the reasons for the formation of grinding residual stress, improvement methods and measurement techniques are summarized and summarized. Based on the principle of reducing the temperature gradient of workpiece surface grinding and subsurface grinding, this paper proposes a composite grinding technology, in which the heat source is embedded into the sub-surface layer of the workpiece by a well-controlled induction heating process. In order to realize active adjustment of grinding residual stress distribution on the surface of nickel-based superalloy parts. The formation mechanism of changing residual stress by controlling grinding gradient is analyzed, and the goal of subsurface heating temperature is put forward. The contact free induction heating combined with surface cooling technology is used to realize the implantation of internal temperature. The principle of the orientation enhanced induction heating and the mechanism of the accumulator in the electromagnetic heat transfer process are studied. Based on the finite element numerical simulation technology and the experimental system of induction heating, the important technological parameters affecting the induction heating process are studied, and the mathematical prediction model of temperature field distribution is established. Through the example analysis and experimental verification, it is proved that the established temperature control model can effectively predict and regulate the temperature field. Based on the induction heating model and the suitable grinding thermal analysis model, the finite element numerical analysis model of residual stress of integrated new process system is established. The new process analysis and control model can be used to calculate the temperature field and stress field of workpiece layer. In order to realize the active control of the final residual stress distribution, a mathematical control model of response surface between residual stress and important process parameters is established. On this basis, the active control method of residual stress and the optimization analysis of residual stress control parameters are studied. Finally, an experimental platform of induction heating assisted grinding integrated process system is established, and a large number of integrated experiments are carried out. The results show that the surface residual stress in the new grinding process has been greatly improved compared with the common grinding process, which further verifies the feasibility of the mechanism of grinding residual stress controlled by temperature gradient in this paper. At the same time, the new process parameters which affect the distribution of final residual stress are studied. Finally, the active control of residual stress under integrated process is realized by combining the results of simulation and analysis.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG580.6
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