高體積分?jǐn)?shù)鋁基復(fù)合材料由于自身優(yōu)異的綜合性能,近年來在航空航天,汽車和電子等領(lǐng)域得到了很高的關(guān)注和重視,國內(nèi)外學(xué)者對鋁基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用做了大量研究。隨著生產(chǎn)制造的需求和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,對工件的加工精度及尺寸要求越來越高,傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)已很難滿足諸如鋁基復(fù)合材料等難加工材料的加工需求。鋁基復(fù)合材料在傳統(tǒng)常規(guī)切削加工方式下效率低,加工質(zhì)量差,刀具磨損嚴(yán)重。因此,針對超硬及耐高溫復(fù)合材料等難加工材料在傳統(tǒng)常規(guī)加工時出現(xiàn)的切削力大、切削熱高、刀具磨損劇烈等問題,采用激光輔助微切削技術(shù)是行之有效的加工方法。激光輔助微切削技術(shù)具有成本低,加工效率高等特點,在高強(qiáng)度難加工材料或復(fù)合材料的加工領(lǐng)域中有巨大的優(yōu)勢。激光輔助微切削技術(shù)以高能激光束為熱源,與等離子電弧、氧乙炔焰熱等熱源相比,激光具有能量密度高、加熱過程準(zhǔn)確迅速、光斑大小可調(diào)等優(yōu)點,具有重大研究意義。本課題以激光輔助微切削加工技術(shù)為研究背景,對高體積分?jǐn)?shù)鋁基復(fù)合材料激光輔助加工過程展開仿真試驗研究與微切削試驗研究,研究內(nèi)容主要包括:首先利用ABAQUS軟件建立了激光輔助微切削仿真模型,對不同切削參數(shù)下的切削溫度場做出了準(zhǔn)確預(yù)測,... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋁基碳化硅材料在a)飛機(jī)關(guān)鍵部件材料的應(yīng)

第1章緒論4圖1.2SiCp/Al復(fù)合材料表面形成原理[23]除了傳統(tǒng)加工方法以外，由于鋁基復(fù)合材料難加工的特性，許多研究表明應(yīng)用特種加工方法和復(fù)合加工方法可以得到更高的加工效率和更好的加工效果，同時節(jié)省了成本和資源。許幸新[24]等人對兩種不同含量的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了普通鉆削和超聲振動鉆削的對比，證明軸向超聲振動鉆削能夠提高入鉆的定位精度和孔的表面質(zhì)量并可以降低鉆頭橫刃的磨損。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的陳奎[25]對SiCpAl復(fù)合材料的常規(guī)電火花與粉末電火花加工工藝進(jìn)行對比分析并且進(jìn)行了總結(jié)優(yōu)化，證明混粉電火花加工相比于常規(guī)電火花加工可以有效的改善表面粗糙度、硬度、耐腐蝕性、耐磨性等。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的譚松年[26]等人提出利用水導(dǎo)激光加工技術(shù)對SiCpAl復(fù)合材料進(jìn)行了研究，設(shè)計了激光與水柱耦合裝置，成功搭建了水導(dǎo)激光加工系統(tǒng)。耿雪松[27]等人對SiCpAl復(fù)合材料的微細(xì)電火花切割加工設(shè)計了三因素五水平的加工試驗方案，通過對試驗數(shù)據(jù)的多元二次擬合，獲得材料去除率的二次回歸數(shù)學(xué)模型，通過分析實際加工條件對加工參數(shù)的約束建立參數(shù)優(yōu)化模型，對微細(xì)電火花線切割材料去除率進(jìn)行了完善的研究。國內(nèi)對LAM研究起步比較早的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王揚(yáng)、楊立軍等。2001年，王揚(yáng)[28]等人針對陶瓷材料，在建立激光加熱及切削溫度場數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用有限元數(shù)值分析的方法，對激光輔助切削時的溫度場進(jìn)行了分析計算，結(jié)果表明由于激光加熱溫度場和切削溫度場的疊加作用，使得切削區(qū)域溫度場很高，溫度高低與激光中心到刀具的距離以及切削速度等有關(guān)。2003年，王揚(yáng)、楊立軍[29]等人對Al2O3顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行了激光輔助車削試驗，通過對三向切削力、刀具磨損、切削表面殘余應(yīng)力及表面組織成分的分?

第1章緒論5圖1.3激光輔助銑削條件下前刀面SEM圖[30]圖1.4Ti-10V-2Fe-3Al鈦合金切屑的表面形貌[31]吉林大學(xué)的李國發(fā)[32]等人對激光加熱輔助切削ZrO2陶瓷加工技術(shù)進(jìn)行了研究，利用ANSYS軟件進(jìn)行了溫度場仿真，并搭建了切削試驗系統(tǒng)進(jìn)行試驗。試驗研究結(jié)果表明LAM技術(shù)能有效的減小切削力、減緩刀具磨損并且改善加工表面質(zhì)量。長春理工大學(xué)的許金凱[33]等人對激光輔助高速車削鎳基合金GH4169的表面質(zhì)量做出了詳細(xì)的研究，研究結(jié)果表明激光輔助車削能改善后刀面的磨損情況，車削表面粗糙度均優(yōu)于常規(guī)車削。試驗結(jié)果如圖1.5所示。圖1.5常規(guī)車削和激光輔助車削刀具磨損對比圖[33]長春理工大學(xué)的王志超[34]對激光輔助微切削條件下的SiCp/2024Al材料的微觀缺陷形成及演化機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并對SiCp/2024Al材料的切削過程進(jìn)行了仿真分析，以此來研究材料的力學(xué)性能。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王勵豪、王武義[35,36]等人對激光輔助車削鈦合金Ti-6Al-4V建立了三維有限元仿真模型并進(jìn)行了激光輔助正交試驗

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳化硅及其顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料超精密加工研究進(jìn)展[J]. 霍石巖,解麗靜,項俊鋒,龐思勤.  工具技術(shù). 2018(10)
[2]金屬基復(fù)合材料力學(xué)性能研究進(jìn)展[J]. 巢青,孫劍芬,孫志剛,宋迎東.  航空發(fā)動機(jī). 2018(04)
[3]選區(qū)激光熔化成形碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀及航空航天應(yīng)用[J]. 周巖,張冬云,王衛(wèi)東,李泠杉.  航空制造技術(shù). 2018(10)
[4]激光輔助高速車削鎳基合金GH4169表面質(zhì)量研究[J]. 許金凱,杜強(qiáng),王志超.  航空精密制造技術(shù). 2018(02)
[5]激光加熱輔助車削鈦合金Ti6Al4V的數(shù)值研究[J]. 王勵豪,王武義.  機(jī)械工程與自動化. 2017(01)
[6]Ti-6Al-4V合金激光輔助銑削的刀具磨損特性[J]. 高延峰,肖建華.  中國機(jī)械工程. 2016(21)
[7]Ti-6Al-4V和Ti-10V-2Fe-3Al鈦合金激光輔助銑削切屑形貌研究[J]. 高延峰,肖建華.  組合機(jī)床與自動化加工技術(shù). 2016(10)
[8]激光加熱輔助銑削高溫合金GH4698試驗研究[J]. 吳雪峰,趙博文,馮高誠.  工具技術(shù). 2016(04)
[9]金屬基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 陳舸.  橡塑技術(shù)與裝備. 2016(08)
[10]激光加熱輔助切削技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景[J]. 王揚(yáng),孔憲俊,張宏志,楊立軍,遲關(guān)心.  航空制造技術(shù). 2015(11)

博士論文
[1]金屬基復(fù)合材料激光輔助微切削技術(shù)研究[D]. 王志超.長春理工大學(xué) 2018
[2]激光加熱輔助切削氮化硅陶瓷技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D]. 吳雪峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]激光加熱輔助微細(xì)銑削溫度場仿真研究[D]. 陸歡.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]激光加熱輔助車削45%SiCp/Al的溫度場仿真與切削試驗研究[D]. 盛東營.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]激光加熱Al2O3陶瓷的軟化層對切削工藝參數(shù)的影響[D]. 劉為橋.湖南大學(xué) 2015
[4]SiCp/Al復(fù)合材料的水導(dǎo)激光加工技術(shù)研究[D]. 譚淞年.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備及其性能研究[D]. 惠鵬飛.蘭州理工大學(xué) 2014
[6]SiC/Al復(fù)合材料銑磨加工工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇[D]. 李萬青.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：3093113