【摘要】：高速鋼刀具作為機械加工中常用的關(guān)鍵基礎(chǔ)件,常常在切削加工過程中因磨損而失效。因此采用合適的工藝以保證切削力的穩(wěn)定、加工件的表面質(zhì)量、工件的尺寸精度、刀具的使用壽命及良好的耐磨性能至關(guān)重要。本文采用激光沖擊技術(shù)(Laser Shock Peening,LSP)對W9鋼進行沖擊強化,采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,討論工藝參數(shù)對表層性能的影響,分析了激光沖擊強化后高速鋼表面摩擦性能的變化,并研究了激光沖擊高速鋼刀具的切削性能,主要工作如下:(1)從激光沖擊原理、壓力模型等方面介紹了激光沖擊技術(shù);探討了激光沖擊技術(shù)對材料的表面質(zhì)量、微觀組織、力學(xué)性能的影響機理;闡述了刀具的磨損機理及激光工藝參數(shù)對摩擦性能影響的相關(guān)理論。(2)進行不同能量和沖擊次數(shù)的W9鋼試樣單點沖擊,并測量了沖擊表面形貌、殘余應(yīng)力、納米硬度、彈性模量、微觀組織。結(jié)果表明:隨著激光能量和沖擊次數(shù)的增加,表面塑性變形、殘余應(yīng)力、納米硬度、彈性模量、晶粒細化影響層深度都增加,但隨著沖擊次數(shù)的變大,增加的幅值逐漸減小。同時,采用ABAQUS軟件對沖擊強化過程進行模擬,并對表面形貌和殘余應(yīng)力進行表征,結(jié)果表明:模擬結(jié)果與激光沖擊的實驗結(jié)果具有較好的一致性,驗證了數(shù)值模擬模型的正確性。(3)基于Box-benhken實驗設(shè)計進行多點沖擊強化表面的摩擦磨損實驗,研究發(fā)現(xiàn):隨著激光能量的增加,摩擦系數(shù)和磨損量增加;橫向搭接率越大,摩擦系數(shù)和質(zhì)量磨損也增大,而當縱向間距增大時,摩擦系數(shù)和磨損質(zhì)量先減小后增大。通過沖擊強化刀具和未處理刀具的切削實驗發(fā)現(xiàn):兩把刀具的切削力都隨著背吃刀量、進給量、切削速度的增加逐漸增加,但激光沖擊強化刀具的切削力均小于未處理的刀具,而且耐磨性能更好。與未處理刀具相比,沖擊強化刀具在進給量f=0.08 mm/r,切削速度vc=30m/min,背吃刀量ap=0.8 mm的切削參數(shù)下,以磨損帶寬度VB=0.4 mm為磨鈍基準,刀具壽命提高了約40%。對在不同激光工藝參數(shù)下強化的刀具進行切削壽命測試,結(jié)果表明:激光能量和搭接率的增大能有效的提高刀具的使用壽命。未處理刀具以粘著磨損和磨粒磨損為主,而沖擊強化后的刀具由于硬度較大,磨粒磨損現(xiàn)象不明顯,而且前刀面的粘結(jié)物減少,只有在刀尖位置存在明顯的黏著現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG711;TG665

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本文編號：2542497