断续切削筒节材料粘结破损实验研究及自由能模型建立

发布时间：2023-04-20 18:47

　　筒节材料2.25Crl Mo0.25V是制造核反应堆和其他大型反应容器的重要材料,其具有高耐热性、高强度、热韧性好等优点,是一种难加工的塑性金属材料。此材料在加工过程中易与硬质合金刀具发生粘结,产生刀具粘结破损,从而影响生产效率和生产成本。为此,在国家自然科学基金(项目编号:51575146)“重型切削中硬质合金刀具前刀面粘焊层损伤机理研究”支持下,本论文针对切削筒节材料2.25Crl Mo0.25V过程中硬质合金刀具前刀面粘结破损,进行其粘结破损的实验研究,建立热力学自由能理论模型,并进行硬质合金刀具前刀面粘结破损理论研究。首先,进行筒节材料2.25Crl Mo0.25V粘结破损单因素和正交试验研究。通过实验获得切削过程中切削力和切削温度变化规律,利用高速摄影机观察刀屑粘结破损的过程,结合超景深显微镜,获得刀具前刀面粘结破损形貌数据,并分析了在不同切削参数下粘结破损体积、破损深度和破损面积的变化规律,为基于粘结破损自由能变化的研究提供数据。其次,建立断续切削仿真模型。利用Deform-3D有限元软件获得刀屑接触区和刀具前刀面刀屑接触区的切削力、温度和应力变化规律,确定刀屑粘结破损过程...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 2.25 CrlMo0.25V钢切削性能
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 刀具粘结破损研究现状
        1.3.2 熵、焓及自由能研究现状
        1.3.3 切削仿真研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 前刀面刀屑接触区粘结破损实验研究
    2.1 2.25 CrlMo0.25V钢粘结破损实验设计
    2.2 粘结破损过程及热力分析
        2.2.1 刀屑粘结破损过程分析
        2.2.2 切削力分析
        2.2.3 切削温度分析
    2.3 粘结破损形貌分析
        2.3.1 刀屑粘结破损体积分析
        2.3.2 刀屑粘结破损深度分析
        2.3.3 刀屑粘结破损面积分析
    2.4 本章小结
第3章 前刀面刀屑接触区的有限元仿真研究
    3.1 数值仿真模型
        3.1.1 工件材料本构模型
        3.1.2 仿真几何模型
        3.1.3 网格划分及局部网格加密
        3.1.4 切削仿真模型建立
    3.2 切削热、应力仿真
        3.2.1 刀屑粘结温度场分析
        3.2.2 刀屑接触区应力变化分析
    3.3 刀屑接触区晶粒度变化仿真
        3.3.1 刀屑接触区再结晶模型建立
        3.3.2 刀屑接触区晶粒度变化分析
    3.4 本章小结
第4章 前刀面刀屑接触区的自由能模型建立
    4.1 刀屑接触区力学模型及接触面积模型建立
        4.1.1 刀屑接触区力学分析
        4.1.2 剪切力及剪切功理论模型建立
        4.1.3 摩擦力及摩擦功理论模型建立
        4.1.4 刀屑接触区面积建立
    4.2 刀屑接触区热传导模型
        4.2.1 切削热产生及分配
        4.2.2 热量传递理论
        4.2.3 热传导模型建立
    4.3 刀屑接触区熵理论模型建立
        4.3.1 熵理论概述
        4.3.2 刀屑接触区熵理论模型
    4.4 刀屑接触区焓模型建立
        4.4.1 焓理论概述
        4.4.2 刀屑接触区焓理论模型
    4.5 自由能模型建立
    4.6 本章小结
第5章 前刀面刀屑接触区粘结破损的自由能分析
    5.1 粘结破损过程中自由能分析
    5.2 自由能模型参数
    5.3 粘结破损自由能分析
        5.3.1 基于破损形貌和切削速度的自由能分析
        5.3.2 基于破损形貌和进给量的自由能分析
        5.3.3 基于破损形貌和背吃刀量的自由能分析
        5.3.4 自由能正交实验分析
    5.4 粘结破损过程中晶粒度变化自由能分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间学术成果
致谢



本文编号：3795077