鎳基高溫合金GH4169高速切削相關(guān)技術(shù)與機(jī)理的研究.pdf

1、GH4169是以Ni-Cr固溶體為基體,Ni3Nb和Ni3(Al,Ti,Nb)為強(qiáng)化相組成的,屬Ni基變形高溫合金,其組織穩(wěn)定、激活能大、有害相少,故其強(qiáng)度高、塑性與韌性好、抗高溫、抗氧化、抗熱腐蝕性好,能在高溫、高頻應(yīng)力應(yīng)變及腐蝕性氣氛下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,已經(jīng)成為航天、航空、能源等行業(yè)關(guān)鍵零部件不可或缺的重要結(jié)構(gòu)材料。GH4169是最難加工的高溫合金之一,切削加工性只有0.1左右,表現(xiàn)在切削力大、切削溫度高、加工硬化嚴(yán)重、刀具使用壽命低,

2、其常規(guī)切削速度只有10～15m/min,嚴(yán)重影響GH4169的切削加工效率,航空、航天、能源等行業(yè)的迅猛發(fā)展迫切要求解決GH4169難加工、切削速度低的問題。故GH4169的高速切削相關(guān)技術(shù)與機(jī)理的研究,具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
　　首先,在綜述高速切削GH4169相關(guān)技術(shù)及機(jī)理的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,為達(dá)到高效切削的目的,進(jìn)行了高效切削 GH4169相關(guān)技術(shù)的的高速車削與銑削試驗(yàn),研究了高速切削GH4169時(shí),切削

3、用量對(duì)切削力、切削溫度、表面質(zhì)量(粗糙度、加工硬化、殘余應(yīng)力)的影響規(guī)律與特點(diǎn);對(duì) Salomon的高速切削時(shí)切削溫度降低的假說進(jìn)行了探討;并用過熱水蒸汽和磁化乳化液進(jìn)行了切削時(shí)冷卻潤(rùn)滑作用效果的研究;還進(jìn)行了適合 GH4169高速切削的 TiAlN涂層硬質(zhì)合金、細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、Si3N4+Al2O3+TiC復(fù)合陶瓷三種刀具材料的刀具磨損試驗(yàn),研究了刀具磨損過程、使用壽命及刀具性能價(jià)格比。
　　然后,對(duì)高速切削GH4169時(shí)形成的

4、力-熱耦合強(qiáng)應(yīng)力場(chǎng)作用下的變形特點(diǎn)與本構(gòu)關(guān)系建模進(jìn)行了研究,以期獲得材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)法無法實(shí)現(xiàn)的符合高速切削力學(xué)特點(diǎn)的本構(gòu)方程,提高高速切削 GH4169有限元仿真的精度。在此用直角切削快速落刀試驗(yàn)法獲取了切屑根,以直角切削絕熱剪切力學(xué)模型為基礎(chǔ),研究了高速切削 GH4169時(shí)的高溫、大應(yīng)變、高應(yīng)變率的材料變形特點(diǎn),探討了基于切削試驗(yàn)法的材料本構(gòu)關(guān)系模型的建模方法,構(gòu)建了能較真實(shí)反映 GH4169的高速切削力學(xué)特點(diǎn)的本構(gòu)方程;并將其作為

5、材料模型對(duì) GH4169高速切削進(jìn)行了有限元仿真,切削試驗(yàn)證明基于切削試驗(yàn)法構(gòu)建本構(gòu)關(guān)系模型是準(zhǔn)確的。
　　再后,對(duì)高速切削 GH4169中產(chǎn)生的強(qiáng)韌螺卷形切屑的卷曲過程進(jìn)行了力學(xué)解析及有限元仿真,研究了從單一卷曲到復(fù)雜卷曲條件下切屑卷曲過程中的彈塑性力學(xué)行為,通過對(duì)切屑橫截面上應(yīng)力狀態(tài)的分析,找出了單一及復(fù)雜卷曲條件下應(yīng)力的分布規(guī)律。
　　最后,研究了高速切削 GH4169時(shí)切屑的鋸齒和毛邊的特征及毛邊的生成機(jī)理。對(duì)車削試