【摘要】：為了提高刀具的綜合使用性能,常常需要對刀具進(jìn)行表面處理。目前,各種涂層技術(shù)在刀具表面已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,而且催生出一系列高端刀具產(chǎn)品。激光微織構(gòu)技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢,近年來一些國內(nèi)外學(xué)者,開始在刀具表面開展相關(guān)開拓性、探索性研究工作,并取得一些令人鼓舞的初步成果。激光微織構(gòu)技術(shù)和表面涂層在刀具表面同時應(yīng)用的方式,以及帶來的集成增益效果,則令人充滿好奇和期待。為此,本文嘗試將激光微織構(gòu)技術(shù)與表面涂層沉積技術(shù)相結(jié)合,通過模擬仿真和實驗研究方法,來考察、驗證激光織構(gòu)技術(shù)集成表面涂層技術(shù),對刀具切削性能的影響與效果。本文主要內(nèi)容研究內(nèi)容如下。(1)在金屬切削理論的基礎(chǔ)上,利用ABAQUS仿真軟件建立二維切削仿真模型,考察了在相同切削工況下,兩種不同織構(gòu)形貌涂層刀具的切削力、切削溫度等切削性能。從仿真結(jié)果可知:毛化織構(gòu)涂層刀具的應(yīng)力集中和溫度集中現(xiàn)象突出,主要集中在毛化形貌凸起區(qū)域,其他區(qū)域的應(yīng)力和溫度分布比凹腔織構(gòu)的更均勻。(2)系統(tǒng)開展了硬質(zhì)合金材料表面的激光毛化工藝實驗研究,獲得單脈沖能量和脈沖次數(shù)對毛化形貌尺寸的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,制備微織構(gòu)刀具試樣;利用磁控濺射設(shè)備,在刀具表面沉積TiAlN涂層,并用電子顯微鏡、硬度儀和X-射線測量涂層相關(guān)性能。結(jié)果顯示:微織構(gòu)形貌對涂層的硬度幾乎沒有影響,但能減小基材表面的殘余應(yīng)力。(3)利用上述工藝試驗結(jié)果參數(shù),制備凹腔織構(gòu)涂層刀具和毛化織構(gòu)涂層刀具,并將兩種織構(gòu)涂層刀具與未織構(gòu)涂層刀具試樣,進(jìn)行了系統(tǒng)切削性能對比實驗。實驗結(jié)果表明:在不同切削速度下,兩種織構(gòu)涂層刀具的切削力、切削溫度以及切屑卷曲性能都優(yōu)于未織構(gòu)涂層刀具;在相同切削速度下,微織構(gòu)形貌對刀具的切削性能影響比較小,但都比未織構(gòu)涂層刀的切削性能優(yōu)越。
[Abstract]:In order to improve the comprehensive performance of cutting tools, surface treatment is often needed. At present, a variety of coating technology has been widely used on the surface of cutting tools, and a series of high-end cutting tools products have emerged. Due to its unique advantages, some scholars at home and abroad have begun to carry out pioneering and exploratory research on the surface of cutting tools in recent years, and some encouraging preliminary results have been obtained. The application of laser microtexture technology and surface coating on the surface of cutting tools and the integrated gain effect are very curious and expectant. Therefore, this paper attempts to combine the laser microtexture technology with the surface coating deposition technology, through the simulation and experimental research methods, to investigate, verify the laser texture technology integrated surface coating technology, the influence and effect of laser texture technology on the cutting performance of the cutting tool. The main contents of this paper are as follows: (1) on the basis of metal cutting theory, a two-dimensional cutting simulation model is established by using ABAQUS software, and the cutting forces of two kinds of coated tools with different textures are investigated under the same cutting conditions. Cutting temperature and other cutting performance. The simulation results show that the stress concentration and temperature concentration of textured coated cutting tools are prominent, which mainly focus on the protruding region of the textured surface. The distribution of stress and temperature in other regions is more uniform than that in concave cavity. (2) the experimental study of laser texturing process on cemented carbide surface has been carried out, and the influence of single pulse energy and pulse number on the size of textured morphology has been obtained. On this basis, the microtexture cutting tool samples were prepared, and the TiAlN coating was deposited on the tool surface by magnetron sputtering equipment, and the related properties of the coating were measured by electron microscope, hardness tester and X-ray. The results show that the microtexture morphology has little effect on the hardness of the coating, but it can reduce the residual stress on the substrate surface. (3) the concave texture coated tool and the woolen texture coating tool are prepared by using the parameters of the experimental results. Two kinds of textured coated tools and untextured coated tool samples were tested and compared with each other. The experimental results show that the cutting force, cutting temperature and chip crimping performance of the two textured coated tools are better than those of the untextured coated tools at different cutting speeds. At the same cutting speed, the microtexture morphology has little effect on the cutting performance of the tool, but it is superior to that of the untextured coated cutter.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG711;TG665

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本文編號：2297015