陶瓷刀具干切削Inconel718实验研究及刀具磨损的离散元模拟

镍基高温合金能在650℃或者更高的温度具有高的抗氧化、抗腐蚀性能和力学性能,因而被广泛应用于航空发动机零部件等领域,但由于其导热性差,加工硬化现象严重,微观结构中含有耐磨的硬质颗粒,是典型的难加工材料之一。在加工过程中,刀具与切屑间的摩擦是影响刀具寿命的因素,刀具磨损会使工件的加工精度降低,表面粗糙度加大。切屑对刀具的磨损是复杂的力学和热学共同作用的结果,目前实验的方法很难解析刀具与切屑接触复杂的物理化学过程,而且在刀具与切屑接触面内,切屑的流动造成刀具和切屑材料颗粒的脱落,这些脱落的颗粒被视为离散的第三体,将产生不同的磨损机理。本文通过实验研究与离散元模拟相结合的方法,对干切削加工Incone718的切削加工过程、已加工表面形貌以及刀具磨损进行了深入研究,为分析刀具磨损问题提出一条新的思路。 全文共分四章,各章内容简述如下。 第一章阐述了论文的研究背景和意义,总结了高温合金加工特点、刀具磨损的国内外研究概况,提出了本文的研究内容和主体框架。 第二章进行了Inconel718切削加工实验,研究了切削加工得到的切削力的变化规律,并定性分析了切削速度和背吃刀量对切削力的影响;进而研究了加工后得到的加工表面形态,如加工表面粗糙度、表层硬化层、加工表面形貌和切屑形貌;最后观察和分析了刀具的磨损形貌以及计算磨损参数。 第三章考虑切削热、腐蚀反应以及粘结作用,采用PFC2D软件,建立了刀具与切屑接触的离散元模型。 第四章采用单因素法,根据所建立的离散元模型进行了刀具磨损的离散元模拟,定性分析了切削速度和背吃刀量对刀具磨损的影响,并与实验结果进行比较。 最后对本文的研究工作进行了总结,并对进一步研究进行了展望。