钛合金TC11车削已加工表面质量试验研究

摘要

钛合金凭借其优良的机械力学性能广泛应用于航空航天、机械、医疗等领域，特别是航空发动机压气机盘和涡轮盘等零部件。但钛合金作为典型的难加工材料，其切削性能很差，切削温度高、化学活性大、冷硬现象严重以及刀具易磨损，严重影响零件的已加工表面质量，降低了航空零部件的服役性能及使用寿命。为了解决以上问题，本文主要针对钛合金TC11进行了车削表面质量及刀具磨损研究，分别对表面粗糙度、加工硬化、残余应力以及表层微观组织进行了重点分析，为切削参数和刀具优化提供一定的理论基础，从而实现钛合金TC11高质高效加工。具体研究内容如下:
　　设计单因素钛合金车削试验，采用涂层与非涂层硬质合金刀具在常规冷却和高压冷却两种条件下切削加工，研究切削速度，进给量以及冷却条件对刀具磨损的影响规律，对比分析刀具磨损形式及形成机理。
　　采用白光干涉仪对表面粗糙度进行检测分析，研究不同冷却条件下，切削参数切削速度、进给量以及不同时间刀具磨损对表面粗糙度的影响规律，对比非涂层与涂层刀具表面粗糙度随切削参数的变化情况。通过SEM扫描观察已加工表面，分析切削表面缺陷类型及形成原因。
　　考虑刀具磨损进行已加工表面加工硬化研究，详细分析加工硬化产生原因及其影响因素。采用涂层硬质合金刀具切削，研究切削速度和进给量对表面加工硬化程度及硬化层深度范围的影响规律，对比不同冷却条件下切削速度对加工硬化的影响规律。
　　对已加工表面残余应力及表层微观组织变化情况进行研究。采用X射线衍射仪检测已加工表面残余应力性质及大小，详细分析不同性质残余应力产生机理，对比涂层与非涂层刀具对表面残余应力的影响，研究不同冷却条件下，切削参数及刀具磨损对表面残余应力的影响规律。采用SEM扫描电子显微镜观察表层塑性变形程度和塑性变形层深度，对比分析切削参数、冷却条件以及刀具磨损对其影响规律，观察分析表层晶粒拉伸、扭曲变化规律。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 钛合金切削表面质量研究现状

1．3．1 表面粗糙度研究现状

1．3．2 加工硬化研究现状

1．3．3 残余应力研究现状

1．3．4 表面微观组织研究现状

1．4 课题来源和主要研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 主要研究内容

第2章 钛合金TC11车削刀具磨损

2．1 钛合金车削试验

2．1．1 试验条件

2．1．2 试验方案

2．2 刀具磨损分析

2．2．1 切削参数对刀具磨损影响

2．2．2 切削时间对刀具磨损影响

2．2．3 冷却条件对刀具磨损影响

2．3 本章小结

第3章 钛合金TC11车削表面粗糙度及表面缺陷

3．1 表面粗糙度试验

3．1．1 表面粗糙度评定参数

3．1．2 检测仪器

3．1．3 检测方法

3．2 表面粗糙度试验结果与分析

3．2．1 切削速度对表面粗糙度影响

3．2．2 进给量对表面粗糙度影响

3．2．3 不同切削时间对表面粗糙度影响

3．3 表面缺陷分析

3．4 本章小结

第4章 钛合金TC11车削表面加工硬化

4．1 加工硬化产生原因及影响因素

4．2 加工硬化评价标准

4．3 加工硬化检测

4．4 加工硬化试验结果分析

4．4．1 切削速度对加工硬化影响

4．4．2 进给量对加工硬化影响

4．4．3 冷却条件对加工硬化影响

4．4．4 不同切削时间对加工硬化影响

4．5 本章小结

第5章 钛合金TC11表面残余应力及表层微观组织

5．1 残余应力产生原因

5．2 残余应力检测方法

5．3 残余应力试验结果分析

5．3．1 切削速度对残余应力影响

5．3．2 进给量对残余应力影响

5．3．3 不同切削时间对残余应力影响

5．4 微观组织试验结果分析

5．4．1 微观组织试验方法

5．4．2 切削参数对表层微观组织影响

5．4．3 冷却条件对表层微观组织影响

5．4．4 不同切削时间对微观组织影响

5．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的科研成果

致谢