Inconel 718高温合金激光加热辅助高速铣削仿真与试验研究

摘要

Inconel718是一种镍基高温合金，高温强度与断裂韧性高、抗氧化性与抗热腐蚀性强，被广泛应用于航空航天领域。Inconel718良好的性能特点导致其可加工性能差、加工效率低、加工成本高。激光加热辅助切削技术是一种复合加工技术，通过激光预热工件改善材料的切削加工性，具有切削力小、刀具磨损低的优点，进而达到提升加工质量、提高加工效率的目的。
　　本文采用激光加热辅助高速铣削方法对 Inconel718高温合金进行了加工，通过理论分析与建模仿真得到了激光加热温度分布，对切削区域温度控制并进行了试验研究。分析了工艺参数对切削力、刀具磨损及加工表面质量的影响规律，为加工工艺参数的合理选择提供依据。本文主要的研究内容如下：
　　首先，基于传热学理论建立了激光加热温度场模型，分析了激光参数对切削区域预热温度的影响规律；采用检测温度反馈的方法，通过调节激光能量实现了激光预热温度的自适应调节，使激光加热过程中预热温度保持稳定。
　　其次，建立了激光加热辅助铣削过程有限元模型，研究了激光参数与切削参数对切削力、切削温度的影响规律，模拟了切屑形成过程并研究了工艺参数对切屑形态的影响。
　　最后，进行了激光加热辅助铣削 Inconel718试验研究，分析了加工过程中的刀具磨损机理、探讨了激光参数与切削参数对切削力、表面粗糙度的影响规律，并采用扫描电镜与 EDS对铣削后的表面组织、加工变质层的变化进行分析。在实验的基础上对激光加热辅助铣削加工技术进行了应用研究，进行了立铣刀加工Inconel718的激光加热辅助铣削、干铣削和切削液铣削的对比实验，对表面粗糙度、加工硬化的影响进行了分析，证明了激光加热辅助铣削可以得到更好的表面质量。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 镍基合金Inconel 718简介

1.3 国内外研究现状与发展

1.4 本文的主要研究内容

第2章 激光加热辅助切削预热温度场仿真分析

2.1 激光热源模型的建立

2.2 Inconel 718材料本构模型

2.3 激光加热表面传热模型的建立

2.4 激光预热温度场有限元仿真分析

2.5 本章小结

第3章 激光加热辅助切削仿真有限元分析

3.1 高速切削的切削热理论模型

3.2 高速切削中切屑形成机理分析

3.3 激光加热辅助高速铣削Inconel 718有限元仿真建模

3.4 激光加热辅助高速铣削Inconel 718有限元仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章 激光加热辅助高速铣削Inconel 718试验研究

4.1 激光加热辅助高速铣削Inconel 718试验原理及方案

4.2 激光加热辅助高速铣削工艺参数对铣削力的影响

4.3 激光加热辅助高速铣削表面质量研究

4.4 激光加热辅助高速铣削温度对切削形态的影响

4.5 激光加热辅助铣削与常规铣削的刀具磨损分析

4.6 立铣刀激光加热辅助铣削加工应用

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢