镍基高温合金GH4169高速铣削表面完整性研究

发布时间：2021-06-29 05:32

　　镍基高温合金GH4169能够在高温以及高应力应变状态下长期使用，且有很好的强度、抗腐蚀性、抗蠕变性与热疲劳性能，已普遍用于宇航、船舶、汽车、石油装备等重要加工制造领域。随着其应用的广泛推广和对加工效率要求的提高，关于高速铣削高温合金GH4169表面完整性的研究已越来越重要。表面粗糙度、加工表面硬化与残余应力为评价表面完整性的几个主要指标。近些年有限元分析技术发展很迅猛，使有限元分析技术变为探究金属切削加工的一个强有力工具。本文论述了有限元用于高速切削仿真的几个关键技术：有限元控制方程、本构模型、自适应网格划分技术、切屑分离准则、热传导与摩擦模型。通过单因素试验研究了高速铣削镍基高温合金GH4169时切削速度对切屑形态的影响；并探究了锯齿状切屑的形成机制。通过正交试验研究了切削速度、铣削深度、铣削宽度、每齿进给量对表面粗糙度的影响；采用极差分析和方差分析确定了各参数对表面粗糙度的影响大小顺序、显著性程度，并确定了最小表面粗糙度的最佳参数组合；基于试验结果得到了表面粗糙度的经验模型公式。通过单因素试验研究了切削速度、每齿进给量对加工硬化程度和硬化层深度的影响；通过对工件初始温度的设置来模拟... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 高速切削加工技术与镍基高温合金 GH4169 简介
        1.2.1 高速切削加工技术
        1.2.2 镍基高温合金 GH4169 简介
    1.3 镍基高温合金表面完整性研究现状
        1.3.1 表面几何特征的研究现状
        1.3.2 表面层材质特征的研究现状
    1.4 有限元分析技术在切削加工中的应用
    1.5 本文的主要内容
第二章 GH4169 的铣削加工试验及有限元仿真的关键技术
    2.1 铣削加工试验
        2.1.1 铣削加工试验系统
        2.1.2 试验方案设计
    2.2 高速切削有限元仿真的关键技术研究
        2.2.1 有限元仿真的控制方程
        2.2.2 本构模型
        2.2.3 自适应网格划分技术
        2.2.4 切屑分离准则
        2.2.5 热传导
        2.2.6 摩擦模型
    2.3 本章小结
第三章 高速铣削镍基高温合金 GH4169 表面粗糙度的研究
    3.1 切削力研究
    3.2 切屑形态研究
    3.3 表面粗糙度研究
        3.3.1 极差分析研究
        3.3.2 方差分析研究
    3.4 表面粗糙度的经验公式
    3.5 本章小结
第四章 高速铣削镍基高温合金 GH4169 加工表面硬化的研究
    4.1 加工表面硬化的形成机理及影响因素
    4.2 加工表面硬化的评价
    4.3 加工表面硬化试验结果与分析
        4.3.1 加工硬化程度的分析
        4.3.2 加工硬化层深度的分析
    4.4 加热辅助加工对加工表面硬化的影响
    4.5 本章小结
第五章 高速铣削镍基高温合金 GH4169 残余应力的研究
    5.1 残余应力的产生机理
    5.2 理论解析法
        5.2.1 切削力建模分析
        5.2.2 残余应力建模分析
    5.3 残余应力的有限元仿真研究
        5.3.1 试验设计及高速铣削模型的建立
        5.3.2 切削参数及刀具参数对残余应力的影响
        5.3.3 工件表面残余拉应力的极差分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铣削GH4169切削力及表面粗糙度研究[J]. 尉渊,刘维伟,李晓燕,李锋.  航空制造技术. 2014(14)
[2]精密铸造高温合金的应用与需求[J]. 姜勇,李中权,张国伟,张旭亮,袁勇.  矿冶工程. 2014(03)
[3]高速切削TiAl6V4温度和切削力动态变化规律研究[J]. 叶贵根,薛世峰,仝兴华,戴兰宏.  工具技术. 2011(08)
[4]基于DEFORM-3D的高速车削加工仿真[J]. 武文革,黄美霞.  现代制造工程. 2009(11)
[5]GH4049高温合金在表面不同状态下的残余应力[J]. 高玉魁.  金属热处理. 2009(10)
[6]预拉伸条件下铝合金焊接残余应力的数值模拟[J]. 李敬勇,刘志鹏,王虎,陆亚明.  航空材料学报. 2008(05)

硕士论文
[1]金属零件切削表面粗糙度的几何仿真[D]. 楚文斌.华东理工大学 2014
[2]镍基铸造高温合金K24激光加热辅助铣削技术研究[D]. 王岩.哈尔滨工业大学 2013
[3]镍基合金端铣加工的表面完整性研究[D]. 张路.天津大学 2012
[4]GH4169高温合金对接板的组织和性能研究[D]. 谢道彪.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3255836