發(fā)布時間：2020-06-09 16:01

【摘要】：近年來,刀具表面微織構技術的發(fā)展與快速應用,在提升刀具切削性能、延長刀具使用壽命、提高刀具耐用度方面提供了重要的技術支撐。型號6061鋁合金作為一種重要的航空航天和軌道交通應用材料,一直是金屬切削的熱點課題之一。本文以表面微織構刀具的研究成果為指導,在切削液潤滑條件下對6061型鋁合金進行切削實驗,探索表面階梯狀微織構的存在對刀具切削性能和抗磨損性能的影響。激光加工階梯狀微織構工藝參數(shù)的確定以及工藝方法優(yōu)化。以激光加工微織構的基本原理為依托,探究激光加工刀具微織構的工藝參數(shù)和方法,優(yōu)化激光加工工藝,改善微織構表面形貌,以達到減少微裂紋條數(shù)和尺寸,降低不必要凹坑數(shù)目。以頻率:20Hz,脈沖數(shù):20個,功率:90W,光斑直徑:50μm的激光加工參數(shù),硬質合金片300℃預熱處理,空冷至室溫,輔助于四擋超聲振動手段在刀具表面加工微坑織構。硬質合金刀具(W-Co,YG8)主要磨損區(qū)域的確定以及微織構的加工。以傳統(tǒng)無織構刀具切削鋁合金,通過顯微鏡下觀察各刀面磨損情況,在現(xiàn)有的加工條件下,以優(yōu)化后的激光加工工藝參數(shù)和方法,在刀具前刀面、主后刀面以及副后刀面等刀具主要磨損區(qū)域加工面積占有率c=15%,織構與切削刃尺寸間距l(xiāng)=150μm,直徑d=65μm、深度h=15μm和直徑d=30μm、深度h=7μm組合的階梯狀微凹坑織構。階梯狀微織構硬質合金刀具(W-Co,YG8)切削實驗探究。選取制備后的多尺寸階梯狀微織構刀具和傳統(tǒng)無織構刀具,進行干/濕兩種切削實驗,對比階梯狀微織構刀具和傳統(tǒng)無織構刀具切削力F降低幅度達到11.2%,工件表面粗糙度Ra的算術平均偏差提升35.2%,鋸齒狀切屑控制良好,齒高降幅52.5%,剪切角降幅31.6%,鋸齒角降幅9.5%的實驗數(shù)據,比較優(yōu)化微織構尺寸。階梯狀微織構硬質合金盤(W-Co,YG8)摩擦磨損實驗探究。選取制備后的多尺寸階梯狀微織構硬質合金盤和傳統(tǒng)無織構的硬質合金盤,進行干/濕兩種摩擦磨損實驗,對比階梯狀微織構刀具和傳統(tǒng)無織構刀具摩擦系數(shù)μ降低43.1%,鋁合金銷磨損面積s降低40.2%的實驗數(shù)據,比較優(yōu)化微織構尺寸,驗證切削實驗中的推理。階梯狀微織構刀具(W-Co,YG8)強度與刀-屑之間摩擦應力仿真實驗。以Workbench為平臺,進行階梯狀微織構刀具靜力學仿真實驗,比較階梯狀微織構刀具與傳統(tǒng)無織構刀具之間的應力、應變和變形狀況,得到刀具表面階梯狀微織構的存在,對于刀具強度的影響可以忽略的結論。同時,進行接觸問題的仿真實驗,模擬刀—屑之間接觸,對比階梯狀微織構刀具與傳統(tǒng)無織構刀具之間的摩擦應力變化,刀—屑之間最大摩擦應力下降達到21.8%。以實驗和仿真為基礎,綜合考慮實驗得出的數(shù)據和結果,選取最終的微織構尺寸數(shù)值,優(yōu)化刀具切削性能,改善刀—屑接觸面積,提高刀具的使用壽命。本文完善刀具表面微織構的實踐和實驗研究,對鋁合金材料的加工提供新的研究方向,為改善YG8硬質合金刀具切削性能提供新線索,在實際的實驗和探究中具有重要的參考意義。
【圖文】：

（a）汽車車身 （b）航空發(fā)動機 （c）機車動車組圖 1-1 鋁合金實際應用Fig.1-1 Practical application of aluminum alloy題研究意義提高刀具切削性能和使用壽命，根據研究方法的不同，目前學的選擇和優(yōu)化、刀具結構的設計和改善、切削液成分的改良和涂層和微織構技術的設計等四個方面進行研究。其中刀具微織受到越來越多學者的青睞和關注。不同表面微織構類型和尺寸置和面積占有率以及多種（兩種及兩種以上）不同微織構類輔助微織構刀具切削等都是當前研究的熱點和主要方向。題研究的主要意義在于闡明 6061 型號鋁合金切削加工過程中摩擦磨損機理，系統(tǒng)全面的揭示刀具在切削加工中刀具主要磨

理論及其在刀具表面中的應用構理論在摩擦學研究領域，出現(xiàn)了一種新的減摩抗磨理論，即的是在平整光滑的材料表面，利用特定的加工方法得滑表面形貌[6-7]。在當前發(fā)展形勢下，機械部件如：、發(fā)動機汽缸、導軌等構件中，，表面織構化的應用得到實際使用中，對于其改善表面潤滑狀態(tài)和減摩抗磨效當前，在刀具表面織構化的應用方面，學者進行了不構在刀具中的使用還處于初始階段，研究實驗數(shù)據和中相關應用，為刀具表面微織構的發(fā)展提供了依據和論是表面微織構的存在具有改善刀具切削性能的功效動物體表樣貌圖。
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG71

【參考文獻】

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10 胡天昌;丁奇;胡麗天;;激光表面織構化對GCr15鋼摩擦磨損性能的影響[J];摩擦學學報;2011年05期

本文編號：2704920