水室封头材料加工刀具力热特性及失效分析

发布时间：2021-01-25 04:20

　　水室封头是核电装置的重要组成部分,其加工过程中由于其毛坯表面缺陷很多,且切削用量与普通切削相比较大,水室封头材料508Ⅲ钢具有高强度,良好的低温冲击韧性,使得加工过程中的切削力较大,切削温度较高,刀具失效情况比较严重,造成加工效率低下。基于上述问题对水室封头材料加工刀具力热特性及失效进行研究。首先,进行水室封头材料加工刀-屑接触区力学特性分析。在建立铣削力坐标系转换的基础上,进行水室封头材料的铣削试验,建立切削力的经验公式和刀-屑接触面积公式,从而建立并分析刀具前刀面受力密度函数,为后续仿真提供边界条件。其次,进行水室封头材料加工切削温度特性研究。通过对剪切面平均温度进行分析并对刀-屑接触区的产热量配比进行计算,建立前刀面切削温度解析模型,构建刀-屑接触区的热流密度函数,为有限元仿真建立边界条件;进而采用夹丝半人工热电偶法进行铣削温度测量试验,建立切削温度的经验模型,并对铣削温度模型进行显著性检验,验证模型的合理性和有效性。进而,对水室封头材料铣削过程及热-力耦合场下的载荷特性进行仿真分析。利用切削仿真软件进行铣削过程的模拟仿真,探究采用硬质合金刀具进行水室封头材料铣削加工过程中的切削... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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水室封头及加工现场图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文进行评判[19]。但以上研究大多集中在连续稳定状态下的切削温加工方式针对的大多数是普通材料，例如钛合金 TC4、铝合金 L等材料，对水室封头材料 508Ⅲ钢加工时温度特性研究较少[20]。水室封头加工时用到的刀具主要为硬质合金材料的刀具，研究表材料在随机的机械-热载荷之下，会产生裂纹失稳并快速扩展，断裂失效，如图 1-2 所示，为不同温度下的硬质合金棒料高温拉貌。可以看出硬质合金材料在不同载荷下裂纹拓展方式有区别。室封头加工过程中所受到的力热载荷进行分析，并为探究硬质合封头材料加工过程中的失效形式提供理论依据。

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文在干式切削状态下，硬质合金铣刀的失效方式是粘结失效和扩散Gant 研究发现，在加工时随着速度的增加，磨损量只有少量的 WC-Co 硬质合金和工具钢的载荷增加，刀具磨损情况加剧[24]。了硬质合金刀具在加工 TC4 时切削力对刀具磨损的影响方式，合金的导热系数小，切削时产生的热量较高，扩散磨损较为严重在高温情况下使用硬质合金刀片使用筒节材料 2.25Cr-Mo-0.25V 验，发现刀具磨损与切削用量有关，磨损形式与切削用量的变质合金材料为粉末烧结而成，一般是将具有很高硬度的碳化钨和合剂烧结在一起。这种材料具有很高的强度及足够的韧性，因此切削加工过程中的切削力，以及较高的切削温度[27]。刘强等采用片对不锈钢进行加工，并探究了切削条件变化时，刀具切削力的


本文编号：2998556