钛合金加工表面织构模拟及摩擦特性研究

发布时间：2017-12-21 09:50

  本文关键词：钛合金加工表面织构模拟及摩擦特性研究　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 钛合金 正交切削 模拟 剪切织构 摩擦系数

【摘要】：钛合金是一种非常重要的结构金属材料,并且已经在航空航天、军工国防等众多工业部门中得到了普遍使用。目前,国内外对钛合金切削加工的研究,主要集中于宏观层次的加工表面质量和工艺优化等,对细观层次的塑性变形研究较少。因此,本文对钛合金切削加工表面塑性变形以及细观层次晶体取向及其与宏观摩擦性能的关系进行研究。本文首先进行了钛合金正交切削实验,研究了切削参数对加工表面完整性的影响规律,并对主切削力和切屑进行整理和收集。然后建立了钛合金正交切削二维有限元仿真模型,采用Johnson-Cook本构关系模型模拟材料流动,并且采用应变分离准则对切屑的形成和材料失效进行描述。通过实验所获得的主切削力和切屑形态特征验证了此模型的合理性和可靠性。然后对切削加工表面塑性变形进行分析,结果表明加工表面主要发生剪切应变,并得到了剪切应变及应变率在切削加工过程中随时间的变化规律。最后进一步研究了切削速度和进给量对剪切应变和最大剪切应变率的影响规律。结合剪切应变及应变率变化规律,利用VPSC程序对钛合金加工表面晶体取向进行模拟,并做出织构极图和ODF图进行分析。结果表明,加工表面主要形成了典型的剪切织构:B、P、Y、C1和C2纤维织构。并且剪切织构极密度随着切削速度和进给量的增大而逐渐降低,这主要是由剪切应变的减弱造成的。分别沿切削方向和垂直切削方向对钛合金加工表面进行了摩擦实验。结果表明,摩擦系数随着切削速度的提高而逐渐降低,随着进给量的增加而逐渐增大。切削方向的摩擦系数始终小于垂直切削方向数值,这是由于典型剪切织构的存在导致了宏观性能的各向异性。此外,随着切削速度的提高两者差值逐渐增大,随着进给量的增大两者差值逐渐减小,这是细观结构中晶粒细化和织构共同作用的结果。最后研究了切削速度对磨损宽度的影响规律。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG178

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本文编号：1315613