基于DEFORM-3D的高温合金Inconel718的加热切削仿真研究

发布时间：2020-06-27 07:06

【摘要】：镍基高温合金本身具有良好的热强度、热稳定及热疲劳等特点,因此大量使用于航空、核能、石油、交通运输等重要领域。然而其切削过程中的切削变形大,热导率低,加工硬化严重等加工特点会对加工质量、刀具使用寿命、加工成本及效率产生重要影响。而加热切削加工作为绿色制造技术范畴的一种,很好的解决了难加工材料加工困难的问题。本课题针对高温合金加工性能不好的问题,以高温合金Inconel718作为了研究目标,并进行了相关的加热切削有限元仿真模拟试验。文章结合有限元技术的相关模型,比如:被加工工件材料的本构关系模型、刀具的摩擦磨损模型、刀-屑间接触摩擦磨损模型、切屑的分离与断裂准则以及热传导模型等,运用DEFORM-3D软件构建了关于镍基合金Inconel718的加热切削模型。然后再运用单因素与正交实验法进行了加热切削仿真模拟试验,对切削温度、切削力及刀具磨损深度等展开了相关的研究。通过对加热切削有限元仿真结果的分析,得到如下结论:(1)与传统切削加工相比,加热切削使刀具切削温度减少22.2%,进给抗力F_x减少了52.4%、切深抗力F_y减少了47.6%、主切削力F_z减少50.7%,刀具磨损深度降低了21.9%。(2)以刀具切削温度、切削力、刀具磨损深度最小为优化目标,同时再考虑到切削因素的影响程度,可以得出最优组合因素为:切削速度v=90mm/min、进给量f=0.12mm/r、切削深度a_p=0.8mm、工件初始温度T=800℃。并且通过最优组合因素得到的刀具切削温度为278.07℃,F_x进给抗力为85.69N、F_y切深抗力为577.36N、F_z主切削力为180.97N,刀具磨损深度为0.0354mm。(3)采用加热切削技术和DEFORM-3D软件相结合的有限元分析方法,降低了加工成本且缩短了加工时间。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG506.74
【图文】：

原理图,原理图,谢林,刀具

T15、YT726、YW1、YN10 四种材料的刀具进行了实验，并深入研究了现象。年，湖南大学谢林春[25]开始将激光加热切削方法应用于氧化铝及关试验。结果表明：刀具磨损形态主要是后刀面磨损，而对其光斑直径，然后依次是工件转速、激光功率、背吃刀量和进给速年，上海交通大学的顾琳[26]提出将电弧放电加工技术应用于航空提供一个新的思路。切削原理削原理[27]如图 1.1 所示。从图中可看出，随着温度上升，被加度降低的幅度与刀具材料降低的幅度对比起来要快许多，且当具材料与被加工工件材料的硬度差达到最大，此时便易于切削的温度高低是反映加热切削效果的一个十分重要的因子。加热削点的温度加热到超塑性状态，使刀具对工件材料的切削始终同时切削力减小、切削加工效率变高、加工表面质量也变得更好

燃气涡轮发动机

图 2.1 燃气涡轮发动机Fig.2.1 The gas turbine engines镍基高温合金[49]作为高温材料的一种，其大部分的基体为镍，并在其中加入元素，如：铬、铝在内的至少 10 钟元素等，在英、美等国称之为超合金。镍金由于其含有比较多的拥有高熔点、高激活能特点的合金元素，因此其热强热稳定性能及热疲劳性能都很好。高温合金对高温部件产生大的影响，主要0 年高温合金被大量的应用于工程中。从此，在航空、航天、动力及其石油化

【参考文献】