高温合金Inconel625车削过程切屑-刀具-工件间接触特性试验研究

摘要

由于高温合金自身的优良性能，如耐高温、抗腐蚀性等，目前广泛应用于航空发动机的典型零部件之中。但是在切削加工过程中却存在很多亟待解决的问题，如摩擦磨损严重、刀具寿命短、生产效率低等。本文针对这些加工技术难题，对高温合金加工过程中切屑-刀具-工件件的接触摩擦进行分析，为高温合金的高效率加工提供技术支持。
　　针对高温合金Inconel625加工过程中刀-屑、刀-工之间的摩擦接触问题，根据应力的分布特点，对接触区域的存在形式以及接触长度进行了分析，对滑动区的摩擦系数进行建模求解，利用扫描电镜和超景深显微镜对试验中的刀片进行了检测，结合试验数据验证了模型的准确性。
　　有关副后刀面与工件已加工表面的接触特性，分析了不同阶段刃口的磨损程度对工件已加工表面质量的影响规律，选择副后刀面不同磨损程度的刀片进行了车削试验，测量工件的表面粗糙度、显微硬度、白层等，从试验数据角度具体分析了副后刀面对已加工表面质量的影响。
　　利用AdvantEdge有限元分析软件，对刀-屑、刀-工接触界面的温度和应力等进行了仿真，分析了接触界面中温度和应力的分布特点，验证了前、后刀面接触区域及接触长度变化，综合切削速度和刀具前角等因素，分析了不同因素对切削力、温度、应力等的影响规律。
　　选择三种不同刀片，进行了车削试验，从切削力、切屑形态、表面粗糙度、刀具磨损等方面作对比，优选了一种比较适宜加工高温合金的车刀片。设计正交切削试验，分析切削参数对切削力的影响，建立了切削力的预测模型，对所建立模型进行了显著性检验，为高效加工高温合金提供技术支持。
　　本文分析了刀-屑、刀-工以及副后刀面接触特性，并进行了试验验证和仿真分析，为高温合金加工提供了理论基础。

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第1章 绪 论

1.1课题的研究背景

1.2课题来源及研究目的和意义

1.3刀-屑、刀-工接触特性的国内外研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 高温合金车削过程前、后刀面摩擦状态分析

2.1摩擦理论概述

2.2刀具-切屑接触区摩擦分析

2.3刀具-工件接触区后刀面摩擦分析

2.4本章小结

第3章 高温合金车削过程副后刀面接触分析

3.1副后刀面的摩擦分析

3.2副后刀面对表面粗糙度的影响

3.3副后刀面对表面加工硬化的影响

3.4副后刀面对已加工表面白层的影响

3.5本章小结

第4章 高温合金车削过程有限元仿真分析

4.1有限元仿真软件的介绍

4.2仿真模型的建立

4.3仿真结果分析

4.4本章小结

第5章 高温合金车削过程试验分析

5.1车削试验设备及条件

5.2三种刀片单因素试验的对比分析

5.3切削力正交试验研究

5.4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