【摘要】：金屬切削加工是機(jī)械制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法,在切削加工中僅有30-50%的能量被有效利用,其它的能量則被損耗,其中刀-屑界面摩擦是切削能量損耗的主要因素之一,減小刀-屑界面摩擦成為實現(xiàn)高效、綠色切削的關(guān)鍵。實際刀具切削過程中,刀-屑界面摩擦與切削參數(shù)、刀具表面形貌、界面接觸力學(xué)行為及流體滲入等因素相互耦合,構(gòu)成了一個復(fù)雜的非線性系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中刀具表面形貌影響刀-屑界面切削液的滲入、潤滑效應(yīng)及界面接觸力學(xué)行為,進(jìn)而影響刀-屑界面摩擦。為此本文從粗糙表面接觸界面流體的滲入著手,研究了界面間流體的滲入機(jī)制,表面織構(gòu)類型、表面形貌參數(shù)及流體潤濕性與界面摩擦的關(guān)聯(lián),并以此研究為基礎(chǔ)通過刀具表面形貌設(shè)計調(diào)控了刀-屑界面摩擦,為高效、綠色切削技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)�；诖植诒砻胬碚摷暗�-屑界面接觸力學(xué)行為,建立了刀-屑界面滑移區(qū)數(shù)值仿真模型,研究了界面內(nèi)流體的滲入機(jī)制及刀具表面織構(gòu)的作用機(jī)理。明確了粗糙表面接觸界面內(nèi)流體的滲入途徑,刀具表面織構(gòu)參數(shù)與界面內(nèi)空體集團(tuán)數(shù)量的關(guān)聯(lián),闡明了界面接觸力學(xué)行為及表面織構(gòu)參數(shù)對界面內(nèi)流體滲入及存儲的影響。利用原位觀測并結(jié)合數(shù)值仿真研究了界面接觸力學(xué)行為下粗糙表面接觸界面的演化、界面內(nèi)流體的潤濕鋪展路徑、鋪展面積比及錐形微通道內(nèi)流體的自輸運(yùn)機(jī)制。得出了粗糙表面接觸界面法向應(yīng)力與真實接觸面積比的關(guān)聯(lián)規(guī)律,分析了微通道尺寸與固-液界面潤濕性對粗糙表面接觸界面流體鋪展路徑及面積比的影響;量化了錐形微通道幾何參數(shù)及固-液界面潤濕性與流體自輸運(yùn)機(jī)制的關(guān)聯(lián)。利用實驗方法研究了切削液潤滑工況下硬質(zhì)合金表面織構(gòu)、界面接觸壓力及流體潤濕性對界面摩擦的影響,明確了表面織構(gòu)類型、表面形貌參數(shù)及流體潤濕性與界面摩擦的關(guān)聯(lián)機(jī)制。最后,基于微通道幾何參數(shù)、固-液界面潤濕性與流體自輸運(yùn)機(jī)制的關(guān)聯(lián)研究,以及粗糙表面接觸界面流體滲入機(jī)制、潤滑效應(yīng)與界面摩擦的耦合影響機(jī)制研究。通過刀具表面形貌設(shè)計,在刀-屑界面形成微通道,改善了刀-屑界面切削液的滲入存儲及潤滑效應(yīng),進(jìn)而調(diào)控了刀-屑界面摩擦,并利用金屬切削試驗給予了驗證。
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)博士研究生學(xué)位論文面織構(gòu)類型、表面形貌參數(shù)及流體潤濕性與界面潤滑、摩擦的關(guān)聯(lián)，并以上述為基礎(chǔ)，針對實際的刀具切削過程，通過刀具表面形貌設(shè)計實現(xiàn)刀-屑界面潤摩擦的調(diào)控。.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1 刀-屑界面接觸及摩擦學(xué)特性金屬切削過程中，被切材料是在刀具的作用下形成切屑[1,2]，為此，刀-屑界接觸及摩擦學(xué)特性直接影響主剪切區(qū)的變形、切削溫度、刀具表面磨損及工件加工質(zhì)量。

1 緒論是粘結(jié)區(qū)和滑移區(qū)，從而近一步驗證了刀-屑界面兩區(qū)模型。至此，刀-屑模型被學(xué)者們接受，然而其內(nèi)部機(jī)理仍需近一步研究。1988 年，Trent[4分析發(fā)現(xiàn)，，刀具切削過程中，刀-屑界面的高應(yīng)力、大應(yīng)變、強(qiáng)化學(xué)活性面粘結(jié)的原因。Grzesik[42]認(rèn)為金屬切削過程中的溫度和彈塑性變形是刀結(jié)的原因，并采用分子力學(xué)理論來評價粘結(jié)強(qiáng)度。Haron 等[43]通過研究發(fā)度及溫度對刀-屑界面粘結(jié)存在影響，隨著切削速度的提高，刀-屑界面溫界面粘結(jié)加重。上述分析表明刀-屑界面間的高溫、高壓、高化學(xué)活性及形是界面內(nèi)材料產(chǎn)生粘結(jié)的主要原因，滑移區(qū)遠(yuǎn)離切削刃，該區(qū)的溫度、化學(xué)活性及塑性變形均大大降低，界面內(nèi)材料很難粘結(jié)。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG501

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2634214