奥氏体回火温度对等温淬火球墨铸铁（ADI）高速切削加工性能的影响研究

论文摘要

等温淬火球墨铸铁(Austempering Ductile Iron,以下简称ADI)是一种新型的耐磨、难加工的球铁材料。本篇论文结合现有ADI材料的生产情况,选取一定范围的奥氏体回火温度,制备一系列试样并测定力学性能,分析和比较其金相组织。通过高速切削试验,比较研究了陶瓷刀具与立方氮化硼刀具高速干式切削不同性能的ADI材料时刀具磨损形态和磨损机理,探讨奥氏体回火温度对ADI高速切削时加工材料——刀具材料——切削用量——表面粗糙度之间的关系;基于微粒群算法建立ADI高速切削过程中工件表面粗糙度与切削参数之间的理论模型,分析其影响规律,优化切削参数,为高速切削加工ADI的最佳生产工艺提供理论指导。试验表明,通过改变奥氏体回火温度等热处理参数,ADI能获得各种不同的优良的机械性能;采用陶瓷刀具、立方氮化硼刀具实施高速硬车削工艺,可改变传统切削——淬硬——磨削制造工艺,有效提高工件疲劳强度和生产率、降低能量消耗。运用微粒群算法建立工件表面粗糙度与切削参数之间的理论模型,可以对工件表面粗糙度进行有效预测。这对优化ADI材料制备过程中的工艺参数——奥氏体回火温度,对探讨成本较低的“以车代磨”工艺、推动立方氮化硼和陶瓷高硬刀具的应用与发展等有着重要的参考价值和积极的作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 等温淬火球铁（ADI）的性能和应用
• 1.2.1 等温淬火球铁（ADI）的生产工艺
• 1.2.2 等温淬火球铁（ADI）的性能
• 1.2.3 等温淬火球铁（ADI）的加工特点
• 1.2.4 等温淬火球铁的研究现状
• 1.2.5 等温淬火球铁切削加工的研究现状
• 1.3 陶瓷刀具材料种类和性能
• 1.3.1 陶瓷刀具材料的种类及应用
• 1.3.2 陶瓷材料的特性
• 1.3.3 陶瓷刀具的切削性能
• 1.3.4 陶瓷刀具的发展概况
• 1.3.5 陶瓷刀具的应用前景
• 1.4 立方氮化硼刀具材料种类和性能
• 1.4.1 立方氮化硼刀具的种类
• 1.4.2 立方氮化硼刀具的性能
• 1.4.3 立方氮化硼的组成成分对刀具性能的影响
• 1.4.4 立方氮化硼刀具的应用
• 1.4.5 立方氮化硼刀具发展的新趋势
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第二章 试验研究方法
• 2.1 试验目的
• 2.2 工件材料的制备
• 2.3 机床参数
• 2.4 刀具
• 2.4.1 刀具材料及性能
• 2.4.2 刀具几何参数
• 2.5 试验内容
• 2.5.1 CC650、CB20、YG6 刀具分别中/高速干式切削ADI（300℃）
• 2.5.2 CC650、CB20、YG6 刀具分别高速干式切削ADI（350℃）
• 2.5.3 CC650 刀具分别高速干式切削ADI（300℃\350℃\400℃）
• 2.6 试验方法
• 2.7 小结
• 第三章 陶瓷刀具与立方氮化硼刀具的磨损试验
• 3.1 切屑形态的特点
• 3.2 后刀面的耐磨性试验
• 3.3 刀具的磨损形态
• 3.3.1 前刀面磨损特征
• 3.3.2 后刀面磨损形态
• 3.4 小结
• 第四章 陶瓷刀具与立方氮化硼刀具的磨损机理
• 4.1 刀具的磨损形式
• 4.2 刀具的磨损机理
• 4.3 小结
• 第五章 表面粗糙度研究
• 5.1 影响表面粗糙度的因素分析
• 5.2 切削参数对表面粗糙度的影响
• 5.3 切削表面粗糙度预测模型的微粒群算法
• 5.3.1 数学模型的建立
• 5.3.2 计算机仿真实验
• 5.4 工件材料对表面粗糙度的影响
• 5.5 切削过程对表面粗糙度的影响
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 有待继续研究的内容
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间出版或公开发表的论文
• 详细摘要