【摘要】：加工表面殘余應(yīng)力是機(jī)械零件加工表面質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。殘余應(yīng)力對(duì)零件的靜力強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性能以及零件尺寸的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重影響,最終影響零件的工作壽命。隨著綠色制造技術(shù)的迅速發(fā)展,利用綠色冷卻潤(rùn)滑技術(shù)獲得較好的加工表面質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)零件加工表面殘余應(yīng)力的控制和預(yù)測(cè)已成為綠色制造領(lǐng)域的重要研究課題,其研究成果對(duì)提升裝備質(zhì)量和可靠性具有重要意義。低溫微量潤(rùn)滑(Cryogenic Minimum Quantity Lubrication,縮寫(xiě)CMQL)是一種低溫技術(shù)和微量潤(rùn)滑(Minimum Quantity Lubrication,縮寫(xiě)MQL)相結(jié)合的綠色冷卻潤(rùn)滑技術(shù)。CMQL切削時(shí),由于其低溫介質(zhì)可以對(duì)被加工材料表面實(shí)施快速?gòu)?qiáng)制冷卻,一方面可以降低工件切削區(qū)域的溫度,使工件材料脆性增加,減少切削時(shí)的塑性變形;另一方面會(huì)在材料表層形成一個(gè)以冷縮為主要特征的預(yù)應(yīng)力場(chǎng),與切削過(guò)程中力和熱所形成的應(yīng)力場(chǎng)實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性疊加,抑制殘余拉應(yīng)力的產(chǎn)生,或?qū)е職堄鄩簯?yīng)力的產(chǎn)生。這也正是CMQL切削控制加工表面殘余應(yīng)力的優(yōu)勢(shì)所在。全文基于殘余應(yīng)力形成的熱力耦合理論,以CMQL切削殘余應(yīng)力為研究對(duì)象,從分析CMQL的冷卻潤(rùn)滑作用機(jī)理出發(fā),通過(guò)實(shí)驗(yàn),研究CMQL切削過(guò)程中的切削力和切削溫度以及加工表面質(zhì)量(表面粗糙度、表面形貌和微結(jié)構(gòu)及微硬度和表面殘余應(yīng)力)的特征變化,探究CMQL切削機(jī)理;通過(guò)CMQL工藝參數(shù)(介質(zhì)溫度、噴射方式)、切削參數(shù)(切削速度、進(jìn)給量、切削深度)和刀尖鈍圓半徑對(duì)切削殘余應(yīng)力的影響實(shí)驗(yàn),探究CMQL切削殘余應(yīng)力特性及分布規(guī)律,建立CMQL切削表面殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)模型;對(duì)CMQL切削殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元建模,模擬分析了CMQL切削殘余應(yīng)力的影響規(guī)律;創(chuàng)新性提出切削加工表面殘余應(yīng)力的拉-壓應(yīng)力轉(zhuǎn)換臨界溫度概念,理論推導(dǎo)出臨界溫度的計(jì)算公式。提出了CMQL切削殘余應(yīng)力復(fù)合調(diào)控方法,采用調(diào)節(jié)CMQL介質(zhì)溫度和改變刀尖鈍圓半徑相結(jié)合的復(fù)合工藝,實(shí)現(xiàn)CMQL切削加工表面殘余應(yīng)力調(diào)控的目的。為提高工件疲勞強(qiáng)度的研究拓展了一條新的思路。
【圖文】：

MQL系統(tǒng)

低溫技術(shù)與微量潤(rùn)滑技術(shù)（MQL）的合成。由于工作溫度物油類(lèi)作為潤(rùn)滑介質(zhì)。CMQL 在切削加工中所起的作用主極微量的潤(rùn)滑油液以氣液兩相混合物（氣霧）形式滲入切以及刀具與工件之間表面迅速形成邊界潤(rùn)滑膜，潤(rùn)滑膜具度上隔阻了刀具前刀面與切屑之間以及后刀面與和工件表潤(rùn)滑作用，減少了因摩擦產(chǎn)生的摩擦熱；另一方面，低溫表面之間形成了較高的溫度差，促進(jìn)了切削區(qū)的高溫刀具的熱量交換。同時(shí)，高壓高速的氣流較易進(jìn)入高溫高壓的熱量，擴(kuò)大了單位時(shí)間內(nèi)的換熱面積，加速了切削熱的排切削區(qū)起到了直接冷卻的作用。另外，由于 CMQL 的低溫，加速了切屑的斷裂，，起到快速排屑作用。如圖 2-1 所示
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG501.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2701755