TC4钛合金微观磨粒磨削加工仿真技术研究

发布时间：2020-12-18 15:33

　　轻质高强度耐腐蚀结构材料TC4钛合金鉴于其良好的综合性能,在航空航天领域应用广泛,如航空发动机叶盘叶片构件、航天飞机壳体等。高温、高压、强载的工作环境,需要该类钛合金构件具有高的表面质量,因此对获得构件服役表面的精加工工艺—磨削加工技术提出了更为严格的要求。钛合金材料磨削加工中,磨具微观磨粒与加工工件之间的切削接触过程十分复杂,磨削磨屑形态、磨削力变化规律、磨削温度分布等对磨削表面质量产生十分重要的影响。因此,为有效掌握微观磨粒磨削切屑形成、磨削力与温度变化规律,指导钛合金砂带磨削工艺过程,本文开展了单个磨粒与多个磨粒三维微观磨粒磨削加工仿真技术研究,揭示了磨削加工参数对加工磨屑形态、磨削力、磨削温度的影响规律,并通过微观磨粒磨削加工实验对仿真结果进行验证,具体研究内容如下:(1)基于钛合金材料性能及加工特点,对磨削加工磨粒几何形态及磨粒材质进行分析,利用简化构建的磨削磨粒有效形状,建立单个磨粒磨削加工过程中的物理运动模型,获得单个磨粒在磨削加工弧区的有效接触弧长,并分别建立磨削磨屑厚度及单个磨粒磨削力理论模型。(2)结合钛合金材料特性及其微观磨粒磨削基础理论,利用Abaqus开展其单... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

常见军用飞机钛合金材料占比Fig.1-3TitaniumAlloyMaterialProportionofCommonMilitaryAircraft10000900076198824

嗄烟鈁4-5]，如对钛合金薄件进行加工时，由于其弹性模量小，加工后的工件易变形，导致工件的表面质量差；热导率低，加工时接触区的热量难以散去，造成该部位工件烧伤，因此需要进一步研究钛合金的磨削加工工艺，改善钛合金加工中的问题。随着在航空、航天领域钛合金的需求量日益增大，同时为了满足符45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%图1-3常见军用飞机钛合金材料占比Fig.1-3TitaniumAlloyMaterialProportionofCommonMilitaryAircraftF-35F-22F-117F-18F-15Su-27F-1420%41%25%13%26%15%24%图1-42012-2018年中国航空、航天钛合金材料需求量Fig.1-4TheDemandforTitaniumAlloyMaterialsofChina"sAerospaceIndustryfrom2012to201810000900080007000600050004000300020001000020122013201420152016201720183656435546585874702476198824

西安理工大学工程硕士专业学位论文6环境制约的缺点。外国学者Sasahara和Obikawa等人利用有限元仿真研究方法对单个磨粒磨削过程中试件上的应力和残余应力进行了研究[27]。外国学者DomanD.A使用有限元仿真方法进行单个磨粒磨削，分析了滑擦—耕犁转化的临界深度，并且通过单个磨粒磨削实验研究方法对模拟仿真的结果进行验证[28]。SuChong等学者进行了三维单个磨粒磨削有限元模拟仿真，通过使用欧拉/拉格朗日算法弥补了在传统算法中出现的网格畸变问题，并且对磨削过程中的磨削温度、接触应力和残余应力的规律进行了总结[29]。王君明等学者开展了单个CBN磨粒的三维磨削仿真，总结了磨削线速度、摩擦系数对磨削力的影响规律[30]。廖熙淘等学者通过Abaqus进行磨削仿真，分析了磨粒负前角对成屑机理的影响[31]。王懋林等学者使用Ansys软件建立了单个磨粒磨削的有限元模拟仿真模型，对滑擦、耕犁和切削阶段进行分析，总结了对影响临界磨削深度和塑性变形区产生影响的因素[32]。宿崇等学者建立了不规则多面体磨粒来进行流固耦合仿真，得出切屑沿磨粒运动方向向上流出[33]。3)多个磨粒微观磨削的有限元仿真研究方法实际的磨削是由许多个微小的磨粒共同参加的微切削，而单个磨粒的微磨削研究未考虑磨粒与磨粒、磨粒与切屑、磨粒与工件之间的综合影响，因此对多个磨粒的微磨削展（a）钟摆法（b）球—盘滑擦法（c）楔形滑擦法（d）线性划擦发图1-5单个磨粒切削试验原理图Fig.1-5ThePrincipleofSingleAbrasiveGrainCuttingTest磨粒回转速度沟槽沟槽工件磨粒沟槽沟槽磨粒磨粒磨削速度磨削速度磨粒回转速度


本文编号：2924235