高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金刀具磨损研究

发布时间：2020-03-18 08:37

【摘要】：镍基高温合金由于在高温高压等复杂条件下仍能具有较好的金属特性,因此在航空航天、船舶、核电等行业得到极其广泛的应用。但切削力大、刀具磨损严重、切削温度高等加工难题一直是制约高温合金发展的主要因素。随着科学技术的发展,各种新型刀具材料的出现有效地提高了高温合金加工效率,如PCBN刀具等已经在高温合金的切削加工中表现出优异的性能。在运用新型刀具的同时采用高压冷却等非常规的加工方法也可以取得良好的加工效果。针对高温合金的以上这些加工难题,本文在高压冷却下采用PCBN刀具进行镍基高温合金GH4169的切削试验,在不同倒棱角度和倒棱宽度的刀具、冷却压力以及切削用量的条件下,对切削力、刀具的磨损形式、刀具磨损机理以及刀具耐用度进行了深入的研究。首先,进行了高压冷却下镍基高温合金切削力试验研究。主要设计了高压冷却下PCBN刀具切削镍基高温合金GH4169的正交和单因素试验,运用数学理论研究不同因素对切削力的显著性影响,同时研究了切削力在不同刀具几何参数、冷却压力以及切削用量的条件下的规律影响分析。其次,进行高压冷却下PCBN刀具磨损机理分析。根据试验结果和刀具磨损的相关理论,对PCBN刀具磨损关键部位的主要磨损形式进行深入分析,同时探讨了不同磨损状态下的磨损机理分析;同时在其它相同切削条件下还利用扫描电镜和能谱分析对不同切削速度的PCBN刀具磨损形貌进行了深入的研究分析。再次,进行了高压冷却下PCBN刀具耐用度试验研究。探讨了不同切削条件下PCBN刀具切削镍基高温合金GH4169刀具耐用度的影响规律,并采用多元线性回归法建立高压冷却下PCBN刀具耐用度预测模型。最后,建立PCBN刀具磨损预测模型。结合传统的Archard粘结磨损模型,并通过试验、数学分析以及金属切削相关理论建立高压冷却下PCBN刀具磨损预测模型。
【图文】：

高温合金

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文第 1 章绪论1.1 课题的研究目的和意义高温合金通常是以第Ⅷ族元素（铁、钴、镍）为基，加入大量强化元素而形成的，能够长期在高温和一定高压条件下仍具有较高的抗疲劳强度、屈服强度、抗拉强度、较强抗腐蚀性、抗氧化性、热稳定性、抗腐蚀性能的金属材料。正是由于其在高温等复杂条件下仍能具有这些较好的金属特性，，并且几乎没有磁性[1-2]，因此被作为航空航天发动机、核动力装置和燃气轮机热端零部件中的关键材料，并得到极其广泛的应用，对我国航空核能等行业的飞速发展起到极其关键的作用。高温合金的应用如图 1-1 所示。

领域,立方氮化硼

的摩擦系数只有传统硬质合金的三分之一左右；并且随。较低的摩擦系数加工时的切削力的减小，进而减缓刀加工质量。世纪五六十年代，美国通用电器（GE）公司利用石墨法，在实验室首次成功的合成出在自然界中未发现的硬种人工合成的超硬材料——立方氮化硼粉末，简称 CBN与传统的超硬物质金刚石拥有相同类型的化学键以及相有较高的热稳定性以及较大的化学惰性，所以引起了世大关注。但是由于当时科学制造技术水平的限制，直到CBN 经过烧结制造成聚晶立方氮化硼（PCBN），并制作]。随后前苏联、日本、英国等国家的公司对 PCBN 投入了相当大的人力以及财力，相继生产出各种牌号的 PCB67 年第一次研制出立方氮化硼样品；之后四川省立方氮轮厂、桂林矿产地质研究所以及国内如清华大学、北京大学等高校在 PCBN 的制造加工方面取得了重大的成就的 PCBN 复合片。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG71

【参考文献】