TiAl基合金薄壁构件砂带精密磨削机理及表面完整性研究

发布时间：2020-05-05 19:47

【摘要】：TiAl基合金作为备受国际青睐的一种新型复合材料,与钛合金、镍基高温合金相比,具有密度小、比强度高、高温抗蠕变性能强、抗氧化性强等优点,在航空航天领域具有广阔的应用前景。然而TiAl基合金塑性低、脆性大,材料难加工,使用传统机械加工方式难以满足加工要求,因此其发展应用受到一定程度的制约。本文针对TiAl基合金薄壁构件表面难加工问题开展研究,采用仿真与试验相结合的方法,提出一种适用于TiAl基合金“柔性”精密加工的砂带磨削加工方法。本文完成的主要研究工作如下:(1)开展TiAl基合金材料可加工性及加工变形特性分析,研究砂带单颗磨粒切削机理及型面磨削机理,为后续考虑变形与磨损的磨粒空间运动轨迹模型建立及薄壁构件型面磨削策略分析奠定基础。(2)开展磨削接触状态对TiAl基合金砂带磨削材料去除影响机制的研究,建立考虑变形的磨粒空间运动轨迹模型,结合有限元仿真与基础实验确定了TiAl基合金砂带精密磨削工艺参数,为后续试验研究提供理论依据。(3)利用最小二乘法及功率谱密度分析法处理采集得到的砂带表面形貌,采用数值模拟算法仿真砂带表面形貌,建立砂带磨粒磨损高度的预测模型,建立虑及磨损的磨粒空间运动轨迹模型,创建TiAl基合金工件表面磨削形貌仿真算法,分析对比仿真与实测的磨削表面形貌及表面粗糙度。(4)开展TiAl基合金砂带精密磨削正交试验,利用灰色关联法确定最优磨削工艺参数,从表面粗糙度、表面硬度、残余应力及表面形貌等方面研究磨削表面完整性。开展复杂型面薄壁构件砂带磨削试验,分析表面磨削质量,验证TiAl基合金薄壁构件砂带精密磨削的可行性。
【图文】：

航空发动机

1 绪论1 绪论研究背景及意义航空发动机被誉为飞机的心脏，是一种高度复杂和精密的热力机械，部件叶片的主要材料为钛合金及镍基合金，航空发动机结构如图 1.1 所空、航天领域的快速发展，新一代高性能发动机部件服役温度大幅度机和涡轮级数逐渐减少，单级负荷不断增大，工况愈加恶劣，钛合金合金材料应用存在一定的局限性，难以满足使用性能要求。为满足未设计要求，必须开发更先进、更可靠的材料和工艺。因此，寻求一种合金显得尤为重要。

产品,砂带磨削,接触轮,难加工

（a）扩散器（b）TiAl 基合金叶片图 1.2 TiAl 基合金产品Fig. 1.2 TiAl-based alloy products用 TiAl 基合金制造的发动机叶片和飞行器的耐高温防护层均属于高性能，其硬度高、脆性大，材料难加工，使用传统的车削及铣削等机械加工满足加工精度和加工质量的要求。综上分析，探索一种适合 TiAl 基合金精密加工的方法具有重要的意义。砂带磨削作为一种精密加工技术，，具有冷态弹性的磨削特点。由于砂带采用布基等柔性材料，其接触轮为弹性的橡胶接触轮，加之磨削速度稳获得高效稳定且加工质量较好的工件表面，具有高效、“冷态”及弹性磨，深受现代制造业的青睐。目前关于 TiAl 基合金薄壁构件砂带磨削加工的国内外研究文献较少，本iAl 基合金材料难加工特性，提出一种适用于 TiAl 基合金“柔性”精密加磨削加工方法，采用仿真与试验相结合的方法，开展 TiAl 基合金砂带精
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.6

【参考文献】