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高速铣削Inconel 718表面完整性研究

2020-12-12阅读(1052)

高速铣削Inconel 718表面完整性研究

论文摘要

镍基高温合金Inconel 718在高温下具有良好的机械力学性能,已被广泛应用到航空航天、石油化工、汽车等重要的机械制造领域。但Inconel 718切削加工性能差,切削加工过程中刀具磨损快,加工表面质量差,属于难加工材料。由于其广泛的应用及生产率提高的要求,高速切削Inconel 718的加工表面完整性已经成为目前的研究重点。随着现代高性能机床的发展,先进刀具的研发成功,高速切削难加工材料已成为现实。本文通过高速干铣削加工技术精加工Inconel 718,对其加工后的表面质量进行研究。将测量得到的加工表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力等数据,作为评价Inconel 718切削加工表面完整性的数据指标,以此来研究切削参数对加工表面完整性的影响规律。通过面铣削加工方式,采用赛阿龙（Sialon）陶瓷刀具高速铣削Inconel 718,分析切削速度对加工表面粗糙度、表面显微硬度和表面残余应力的影响规律。结果表明：在选定的切削速度范围内,表面粗糙度和表面显微硬度随切削速度的提高降低；加工表面两个方向上的残余应力都为残余拉应力,且残余拉应力随切削速度的提高呈减小趋势,这将有利于被加工零件疲劳寿命的提高。选用涂层硬质合金刀具,对Inconel 718进行侧铣加工试验。通过研究发现：在选定的切削速度范围内,随切削速度的提高,刀具后刀面磨损呈下降趋势,说明高速切削有利于提高刀具的使用寿命；当切削参数取为试验参数范围内的较小值时,表面粗糙度值较大,尔后随切削速度提高表面粗糙度减小,表面形貌得到明显改善；切削速度对表面加工硬化影响不大；加工表面残余拉应力随切削速度提高先变大后逐渐波动下降。利用有限元仿真软件ABAQUS、DEFORM-3D和ADVANTEDGE FEM分别对零件的切削加工过程进行仿真模拟。其中,ABAQUS考虑了不同前角、不同切削厚度对切削力、切削温度和残余应力的影响；用DEFORM-3D模拟仿真了面铣加工过程;用ADVANTEDGE FEM对侧铣加工过程进行仿真模拟,并将仿真残余应力值与实验值进行比较,结果表明：仿真值与实验值随切削速度提高的变化趋势基本相同,证明了所建立的有限元模型的有效性,表明有限元方法可用来仿真切削加工残余应力。

论文目录

  • 目录
  • CONTENTS
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 高速切削加工表面完整性
  • 1.2.1 高速加工
  • 1.2.2 表面完整性
  • 1.2.3 表面完整性的研究意义
  • 1.2.4 高速切削加工表面完整性的研究现状
  • 1.2.5 有限元技术在高速切削加工中的应用
  • 1.3 镍基高温合金Inconel 718
  • 1.3.1 Inconel 718的主要性能
  • 1.3.2 Inconel 718的加工特点
  • 1.3.3 先进刀具材料
  • 1.4 课题的来源与意义
  • 第2章 高速铣削Inconel 718加工表面粗糙度
  • 2.1 试验方法
  • 2.2 铣削加工试验系统
  • 2.2.1 机床
  • 2.2.2 试验设备与仪器
  • 2.3 面铣
  • 2.3.1 工件与刀具
  • 2.3.2 试验方案
  • 2.3.3 试验结果与分析
  • 2.4 侧铣
  • 2.4.1 设备与机床
  • 2.4.2 试验方案
  • 2.4.3 试验结果
  • 2.4.5 试验结果分析
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 高速铣削Inconel 718加工表面硬化
  • 3.1 表面加工硬化的评价与测量
  • 3.2 试验条件
  • 3.2.1 试验方案
  • 3.2.2 试验仪器
  • 3.3 试验结果分析
  • 3.3.1 面铣试验分析
  • 3.3.2 侧铣试验分析
  • 3.4 加工硬化的热-力耦合机理
  • 3.4.1 机械力作用造成的塑性变形强化
  • 3.4.2 切削热作用造成的温升弱化
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 高速铣削Inconel 718加工表面残余应力
  • 4.1 残余应力的研究概况
  • 4.1.1 残余应力的分类
  • 4.1.2 切削加工表面残余应力产生的机理
  • 4.2 残余应力的研究方法
  • 4.2.1 试验测量法
  • 4.2.2 经验模型法
  • 4.2.3 理论解析法
  • 4.2.4 有限元法
  • 4.3 切削试验
  • 4.4 试验结果分析及讨论
  • 4.4.1 面铣
  • 4.4.2 侧铣
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 高速铣削Inconel 718的有限元仿真
  • 5.1 有限元仿真软件
  • 5.2 二维正交切削有限元仿真
  • 5.2.1 刀具、工件材料
  • 5.2.2 有限元仿真技术
  • 5.2.3 仿真分析
  • 5.3 面铣有限元仿真
  • 5.3.1 仿真软件及条件
  • 5.3.2 仿真模型
  • 5.3.3 仿真结果
  • 5.4 侧铣有限元仿真
  • 5.4.1 仿真条件
  • 5.4.2 仿真结果及分析
  • 5.5 本章小结
  • 结论与展望
  • 结论
  • 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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