航空工業(yè)是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),2015年國家提出中國制造2025計劃,航空工業(yè)就是十大產(chǎn)業(yè)之一。航空工業(yè)主要核心是航空發(fā)動機(jī)生產(chǎn)與制造。航空發(fā)動機(jī)許多合金零部件都采用鎳基高溫合金材料加工而成。然而鎳基高溫合金屬于典型的難加工材料在加工時存在加工效率低、刀具壽命短和加工成本高等因素,很大程度上制約著航空工業(yè)的發(fā)展。本文研究在常溫工況下使用汽霧冷卻方式切削GH4169鎳基高溫合金,以改善刀具切削性能,從而降低切削熱、延長刀具壽命、提高已加工表面質(zhì)量。具體研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)汽霧冷卻原理采用UG三維軟件建立汽霧冷卻三維模型,使用ANSYS-ICEM流體軟件劃分所建立的三維模型進(jìn)行的網(wǎng)格,然后按照實際工況使用ANSYS-Fluent流體求解器軟件進(jìn)行汽霧冷卻過程中熱交換溫度場、速度場等物理場的模擬分析,采取切屑附近溫度求解汽霧冷卻系數(shù),并將此參數(shù)帶入到Deform-3D中進(jìn)行切削有限元仿真模擬。其次,使用Deform仿真軟件進(jìn)行切削過程模擬,設(shè)計改變切削三要素（切削速度、進(jìn)給量、切削深度）的單因素試驗,分析在添加汽霧參數(shù)和干切削時刀尖區(qū)域溫度分布及變化規(guī)律,切削三要素對刀尖溫度和切屑的影響,研... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

GH4169材料、晶相及應(yīng)用

通過計算流體動力學(xué)分析可視化切削液的流動，并且從刀片側(cè)面的傳熱討論了通過 AJA 加工中的空氣噴射輔助改善冷卻環(huán)境和刀片壽命[31]。美國學(xué)者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通過在汽霧冷卻下高速切削鈦合金的試驗研究，結(jié)果表明：由于在高速切削鈦合金時產(chǎn)生大量的切削熱，在切削區(qū)刀片與工件的接觸位置溫度較高導(dǎo)致刀片嚴(yán)重磨損，改變切屑顏色為藍(lán)色[32]。吉隆坡大學(xué)的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、噴霧冷卻微量潤滑的不同條件下切削 Inconel 718 鎳基高溫合金，研究切削參數(shù)和噴霧冷卻條件表面完整性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：噴油霧化有利于工件與刀片之間的潤滑和冷卻效果，有利于減少加工硬化[33]。韓國嶺南大學(xué)的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低溫情況下采用涂層硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行高速切削試驗，結(jié)果表明：在噴霧冷卻下可以減少刀片磨損和減少刀片崩刃以至于延長刀片壽命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片從而降低加工成本[34]。南京航空航天大學(xué)的 Y.Su 和 N.He 等人通過研究在汽霧冷卻下切削 Inconel718 的精加工試驗，研究汽霧冷卻對已加工表面面、刀片磨損和切屑形狀的影響，結(jié)果表明：在汽霧冷切下刀片使用壽命最長，已加工表面質(zhì)量較好，汽霧冷卻設(shè)備具有制冷速度快，響應(yīng)速度快，冷卻氣體溫度控制能力強(qiáng)等優(yōu)點[35]。

通過計算流體動力學(xué)分析可視化切削液的流動，并且從刀片側(cè)面的傳熱討論了通過 AJA 加工中的空氣噴射輔助改善冷卻環(huán)境和刀片壽命[31]。美國學(xué)者 M.Dumitrescu 和 M.A.Elbestawi 通過在汽霧冷卻下高速切削鈦合金的試驗研究，結(jié)果表明：由于在高速切削鈦合金時產(chǎn)生大量的切削熱，在切削區(qū)刀片與工件的接觸位置溫度較高導(dǎo)致刀片嚴(yán)重磨損，改變切屑顏色為藍(lán)色[32]。吉隆坡大學(xué)的Yazid M Z A 和 Cheharon C H 等人在干切削、噴霧冷卻微量潤滑的不同條件下切削 Inconel 718 鎳基高溫合金，研究切削參數(shù)和噴霧冷卻條件表面完整性進(jìn)行分析，結(jié)果表明：噴油霧化有利于工件與刀片之間的潤滑和冷卻效果，有利于減少加工硬化[33]。韓國嶺南大學(xué)的 Ko T J 和 Kim H S 等人在-20℃的低溫情況下采用涂層硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行高速切削試驗，結(jié)果表明：在噴霧冷卻下可以減少刀片磨損和減少刀片崩刃以至于延長刀片壽命 30%，可以替代 CBN 和 PCBN刀片從而降低加工成本[34]。南京航空航天大學(xué)的 Y.Su 和 N.He 等人通過研究在汽霧冷卻下切削 Inconel718 的精加工試驗，研究汽霧冷卻對已加工表面面、刀片磨損和切屑形狀的影響，結(jié)果表明：在汽霧冷切下刀片使用壽命最長，已加工表面質(zhì)量較好，汽霧冷卻設(shè)備具有制冷速度快，響應(yīng)速度快，冷卻氣體溫度控制能力強(qiáng)等優(yōu)點[35]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]GH4169高溫合金車削表面完整性對疲勞性能的影響[J]. 武導(dǎo)俠,張定華,姚倡鋒.  航空材料學(xué)報. 2017(06)
[2]GH4169高溫合金端面車削表面變質(zhì)層的形成機(jī)理[J]. 姚倡鋒,沈雪紅,張定華.  航空材料學(xué)報. 2017(06)
[3]鎳基高溫合金切削過程有限元仿真及刀具參數(shù)研究[J]. 高東強(qiáng),王俊杰,王悉穎.  工具技術(shù). 2017(10)
[4]基于復(fù)合噴霧冷卻的高速車削GH4169表面粗糙度的研究[J]. 劉暐,邵忠偉,閆磊,魯康平,仵珍稷,姜增輝.  工具技術(shù). 2017(09)
[5]鎳基高溫合金疲勞-蠕變壽命預(yù)測的臨界面損傷方法[J]. 董成利,于慧臣.  航空材料學(xué)報. 2017(04)
[6]基于Deform-3D的鎳基高溫合金殘余應(yīng)力仿真分析[J]. 史若彤,鄧子龍,高興軍,張紹禹,羅琳.  遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[7]PCBN刀具高速切削鎳基高溫合金切削力及刀具磨損試驗研究[J]. 吳明陽,陳勇,趙旭,徐明,程耀楠.  工具技術(shù). 2017(04)
[8]Inconel 718微銑削加工表面殘余應(yīng)力有限元仿真[J]. 盧曉紅,王福瑞,路彥君,高路絲.  東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(02)
[9]GH4169車削過程的熱力耦合作用及殘余應(yīng)力場研究[J]. 姚倡鋒,陳廣超,劉超,吳寧寧,黎先才.  航空制造技術(shù). 2017(Z1)
[10]我國高溫合金的發(fā)展及前景[J]. 王建國,任朋立,張周科,張楠,王周儉,張博.  熱加工工藝. 2016(04)

博士論文
[1]微槽表面噴霧冷卻換熱特性研究[D]. 張偉.中國石油大學(xué)（華東） 2013

碩士論文
[1]鎳基高溫合金在低溫冷風(fēng)射流微潤滑條件下的切削研究[D]. 張曉琴.西安石油大學(xué) 2016
[2]高速鋼刀具干式低溫冷風(fēng)車削磨損試驗研究[D]. 章海濤.重慶大學(xué) 2006
[3]低溫冷風(fēng)加工難切削材料的實驗研究[D]. 賀靜.重慶大學(xué) 2006



本文編號：3355734