梯度自润滑陶瓷刀具的切削性能研究

发布时间：2019-11-22 15:31

【摘要】：机械加工行业大量应用切削液,会提高企业生产成本,加速社会资源的损耗速度,同时会引起恶劣的环境污染。随着科技的进步及创新意识的增强,具有保护环境及高效应用清洁特点的干切削加工技术日益成为机械加工领域的热点。在刀具内部添加具有润滑效果的润滑剂,制成自润滑陶瓷刀具,可使刀具具有减少摩擦、降低磨损的功效,可以改善刀具在干切削加工过程中刀具与切屑间的摩擦状态,并可降低磨损。使用层状填铺技术、热压烧结工艺制备了梯度自润滑陶瓷刀具,阐述了材料的测试与表征,对刀具横剖面进行SEM观察,观察梯度结构刀具的微观形貌,分析Al、Ti、Ca元素从表层到中间层的含量变化。本论文通过正交试验,分别建立切削两种不同工件材料时切削力、切削温度和表面粗糙度的经验公式,并检测所构建模型的显著性;确定最佳的切削加工参数。探讨在车削加工两种不同的工件材料时具有梯度结构的自润滑陶瓷刀具的磨损机理,研究车削过程中的失效形式;另外,陶瓷刀具材料中含有固体润滑剂(氟化钙),通过车削试验,探究固体润滑剂在车削过程中起到的作用;通过正交试验,研究具有梯度结构及润滑特性的Al_2O_3/(W,Ti)C/CaF_2陶瓷刀具车削难加工材料(304奥氏体不锈钢)时的切削性能。建立主切削力、切削温度和工件表面粗糙度的经验公式,评价建立模型的显著性;根据结果建立正交表,确定最佳的切削加工参数;探究在切削加工过程中,梯度自润滑陶瓷刀具的失效形式,判别其磨损机理。试验结论显示,当切削速度为116m/min、进给量为0.102mm/r、背吃刀量为0.15mm时,主切削力有最小值;当切削加工参数分别为60m/min、0.102mm/r、0.15mm时,刀具切削时间最长。试验结果表明,梯度自润滑刀具的失效形式是刀尖的磨损及背吃刀量处的沟槽磨损,主要的磨损机理是前、后刀面的粘结及切削刃处的破损。通过正交试验,研究具有Al_2O_3/(W,Ti)C/CaF_2梯度自润滑陶瓷刀具车削难加工材料(Cr12模具钢)时的切削性能。建立主切削力、切削温度和工件表面粗糙度的经验公式,对建立模型的显著性进行检测;根据试验结果建立正交表,确定最佳的切削加工参数;探究在切削加工过程中,该刀具的失效形式,来判别其磨损机理。试验结论显示,在切削速度为176m/min、进给量为0.102mm/r、背吃刀量为0.15mm时,主切削力有最小值,且刀具有最长的使用寿命。试验结果表明,梯度自润滑刀具的失效形式是后刀面与月牙洼处的磨损,磨损机理是粘结、磨粒磨损,并伴有刀具材料的剥落。
【图文】：

梯度刀具剖面图的扫描电镜与元素的电子探针图片

（c）第三层与第四层图 2.6 梯度刀具横剖面的扫描电镜图片的梯度刀具横剖面的扫描电镜图片，因为梯度刀层与层间有不同的颜色变化，梯度刀具的表层内，而内层含有更多的 Al2O3，，因此颜色要发暗一.6（a-c）的扫描图片显示了梯度层间界面的形貌面结合良好，未发现裂纹与缺陷等。断口形貌
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711

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本文编号：2564534