鎳基高溫合金GH4169高速切削相關(guān)技術(shù)與機理的研究.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、加工硬化嚴重、刀具使用壽命低,

2、其常規(guī)切削速度只有10～15m/min,嚴重影響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)與機理的研究,具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用價值。
　　首先,在綜述高速切削GH4169相關(guān)技術(shù)及機理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,為達到高效切削的目的,進行了高效切削 GH4169相關(guān)技術(shù)的的高速車削與銑削試驗,研究了高速切削GH4169時,切削

3、用量對切削力、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;對 Salomon的高速切削時切削溫度降低的假說進行了探討;并用過熱水蒸汽和磁化乳化液進行了切削時冷卻潤滑作用效果的研究;還進行了適合 GH4169高速切削的 TiAlN涂層硬質(zhì)合金、細晶粒硬質(zhì)合金、Si3N4+Al2O3+TiC復(fù)合陶瓷三種刀具材料的刀具磨損試驗,研究了刀具磨損過程、使用壽命及刀具性能價格比。
　　然后,對高速切削GH4169時形成的

4、力-熱耦合強應(yīng)力場作用下的變形特點與本構(gòu)關(guān)系建模進行了研究,以期獲得材料力學(xué)性能實驗法無法實現(xiàn)的符合高速切削力學(xué)特點的本構(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時的高溫、大應(yīng)變、高應(yīng)變率的材料變形特點,探討了基于切削試驗法的材料本構(gòu)關(guān)系模型的建模方法,構(gòu)建了能較真實反映 GH4169的高速切削力學(xué)特點的本構(gòu)方程;并將其作為

5、材料模型對 GH4169高速切削進行了有限元仿真,切削試驗證明基于切削試驗法構(gòu)建本構(gòu)關(guān)系模型是準確的。
　　再后,對高速切削 GH4169中產(chǎn)生的強韌螺卷形切屑的卷曲過程進行了力學(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時切屑的鋸齒和毛邊的特征及毛邊的生成機理。對車削試