隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步尤其是航空航天領(lǐng)域的技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)材料結(jié)構(gòu)性能的要求越來(lái)越高,越來(lái)越多的新材料在工業(yè)生產(chǎn)和航空航天等國(guó)防領(lǐng)域得到了應(yīng)用。這些新材料普遍具有優(yōu)越的物理和機(jī)械性能,這使得它們很難加工,在機(jī)械制造領(lǐng)域稱之為難加工材料,鈦合金便是其中一種典型的難加工材料。鈦合金構(gòu)件被廣泛地應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域中,這些鈦合金構(gòu)件在切削加工過(guò)程中存在切削力大、切削溫度高等特點(diǎn)。絕熱剪切是鈦合金加工中高速變形過(guò)程中主要的失效形式之一,絕熱剪切出現(xiàn)的同時(shí)還會(huì)伴隨絕熱剪切帶,而絕熱剪切帶是大塑性變形導(dǎo)致的,會(huì)讓材料的金相分布不均勻,進(jìn)而讓材料承載能力下降。在鈦合金加工過(guò)程中的絕熱剪切現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致加工表面質(zhì)量降低,影響產(chǎn)品的疲勞壽命。所以對(duì)鈦合金加工過(guò)程中絕熱剪切的研究具有非常重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以三種不同金相組織的鈦合金材料（TA7:α鈦合金、TB6:β鈦合金、TC4:α+β鈦合金）為研究對(duì)象,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)觀測(cè),對(duì)不同切削速度下不同鈦合金材料切削力和鋸齒形切屑的形成機(jī)理進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了一款可以自由換刀的三向測(cè)力刀架并用它對(duì)三種鈦合金薄壁圓筒式樣做正交切削實(shí)驗(yàn),測(cè)量了三種鈦合金不... 

【文章來(lái)源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋸齒形切屑微觀圖像

嵐樗孀挪牧閑閱艿南陸擔(dān)??躍?燃羥寫(xiě)?氬牧鮮?в忻芮泄叵�。�?以，絕熱剪切成為高速變形過(guò)程中主要的失效形式之一。在鈦合金加工過(guò)程中的絕熱剪切現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致加工表面質(zhì)量降低，是有害的[9]。為了提高工件產(chǎn)品質(zhì)量和了解切削過(guò)程中絕熱剪切這一現(xiàn)象，首要任務(wù)就是要研究切削過(guò)程中的切削力、用微觀觀察的方法研究絕熱剪切帶內(nèi)的塑性變形、金相組織的發(fā)展變化等一些涉及力學(xué)原理以及絕熱剪切形成機(jī)理方面的問(wèn)題，所以難加工合金切削過(guò)程中的絕熱剪切塑性變形研究十分重要。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀圖1-1鋸齒形切屑微觀圖像圖1-2TC4絕熱剪切帶微觀圖像[14]絕熱剪切是材料的一種局部的塑性變形變化，這種變化廣泛地存在在切削、銑削等常用加工過(guò)程中。由于高速切削的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)材料的切削速度也是越來(lái)越快，所以材料發(fā)生變形的時(shí)間非常短，這短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量來(lái)不及揮發(fā)出去，類似于一個(gè)絕熱過(guò)程，所以把這一過(guò)程稱為絕熱剪切。大量的形變高度集中在一個(gè)小變形區(qū)域，變形過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量引起絕熱溫升，局部化變形以正反饋的方式發(fā)展[10]。絕熱剪切的出現(xiàn)必定會(huì)產(chǎn)生絕熱剪切帶，這是因?yàn)椴牧系膽?yīng)變高度集中在了一個(gè)很小范圍內(nèi)，這個(gè)很小的范圍也就是絕熱剪切帶，他會(huì)使材料的力學(xué)性能不均勻，承載能力也會(huì)下降。切屑內(nèi)絕熱剪切帶的形態(tài)大致可以分為兩種，根據(jù)其金相組織是否改變，將其分為兩類:(1)形變帶(2)相變帶[11]。形變帶是材料在第一變形區(qū)發(fā)生集中形變后的組織，相變帶反映了工件發(fā)生劇烈的絕熱剪切的形變過(guò)程，試樣在侵蝕后呈現(xiàn)白亮色，與基體有明顯區(qū)別，其中發(fā)生了相變。從物理學(xué)的角度來(lái)看，絕熱剪切帶內(nèi)的溫度是經(jīng)歷過(guò)劇烈變化的，而且這個(gè)變化時(shí)間很短，且這個(gè)熱量并不能很及時(shí)的揮發(fā)出去，其劇烈變化也可以表示?

第二章研究方案設(shè)計(jì)7(4)粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重。在化學(xué)方面鈦對(duì)道具上的大部分金屬材料都有較強(qiáng)的親和性，所以在高溫高壓的加工環(huán)境下，刀具易形成黏結(jié)磨損。2.2刀具選擇從鈦合金難加工的特點(diǎn)分析以及以上對(duì)鈦合金的性質(zhì)來(lái)看，加工鈦合金的刀具材料必須具備以下性能[31]：(1)高硬度。鈦合金的硬度很高，為了防止刀具崩壞，硬度要大于鈦合金。(2)較大的強(qiáng)度。在加工時(shí)，刀具會(huì)受到較大的切削力，故需要一定的強(qiáng)度和韌性來(lái)抵抗。(3)高耐磨性。鈦合金具有較好的韌性，所以在加工時(shí)需要很鋒利的刀具，為了減少加工硬化。實(shí)驗(yàn)中也可以通過(guò)頻繁更換刀尖位置來(lái)減少誤差。(4)由于本實(shí)驗(yàn)是正交切削實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選用刀具刃傾角為0°的刀具。綜上所述本實(shí)驗(yàn)采用的刀具為TNMG160408-EMTRZ202硬質(zhì)合金數(shù)控車刀，如圖2-1所示。圖2-1TNMG160408-EMTRZ202硬質(zhì)合金數(shù)控車刀2.3正交切削實(shí)驗(yàn)實(shí)際在車床切削中，機(jī)床的種類千變?nèi)f化，但是可以用同樣的方法去進(jìn)行分析。切削加工這種加工方式有著很多的變量，不太好進(jìn)行研究，所以通常情況下要簡(jiǎn)化模型才可以去進(jìn)行下一步的分析：我們要盡量讓待加工表面平行于刀刃方向，這就需要刀具的刃傾角為0°，這種情況下的切削主切削刃與切削方向成直角，也可以稱為直角切削，或者正交切削。在正交切削中，工件的變形發(fā)生在刀具的基面內(nèi)，切削力也發(fā)生在此平面內(nèi)，所以這時(shí)就方便對(duì)切削力進(jìn)行分解和研究，是一種很好用的分析手段。并且后續(xù)可以調(diào)整整個(gè)體系中的特定參數(shù)，依次研究不同條件下切削過(guò)程中的影響因素。最簡(jiǎn)單的直角切削，就是在龍門刨床或牛頭刨床上進(jìn)行。如圖2-2所示，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]溫度對(duì)TB6鈦合金動(dòng)態(tài)壓縮性能的影響[J]. 易湘斌,張俊喜,張玲,郭小汝,李杏發(fā),徐創(chuàng)文.  塑性工程學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]高速切削加工技術(shù)[J]. 徐磊,李強(qiáng),王沖.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(06)
[3]鈦合金材料高效高速加工機(jī)床應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 徐吉存,陳洪軍,曹文智,羅和平.  金屬加工(冷加工). 2018(05)
[4]鈦合金的切削加工經(jīng)驗(yàn)[J]. 鄭文虎,張明杰.  金屬加工(冷加工). 2017(16)
[5]高速銑削TB6鈦合金切削力和表面粗糙度預(yù)測(cè)模型[J]. 常文春,易湘斌,李寶棟,張玲,徐創(chuàng)文,沈建成,李懷元.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2017(04)
[6]不同合金元素對(duì)鈦合金絕熱剪切敏感性的影響機(jī)理[J]. 李金泉,徐碧聰,靳碩學(xué),張鵬,姜增輝,曹興忠.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2017(03)
[7]鋸齒形切屑對(duì)切削力影響試驗(yàn)研究[J]. 劉文靜,高毅,王敏杰,魏兆成.  金屬加工(冷加工). 2015(10)
[8]TC4鈦合金鋸齒形切屑絕熱剪切帶的微觀組織和顯微硬度變化[J]. 王升平.  中國(guó)機(jī)械工程. 2012(09)
[9]鈦合金切削時(shí)鋸齒形切屑形成的材料組織變化研究[J]. 朱雨恩,萬(wàn)珍平,魏興釗.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2011(05)
[10]鈦合金加工特性分析及刀具選擇[J]. 陳爽,張葆青,閆石.  工具技術(shù). 2011(04)

博士論文
[1]鈦及鈦合金中絕熱剪切帶微觀結(jié)構(gòu)演化及其集體行為研究[D]. 汪冰峰.中南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]數(shù)控機(jī)床切削加工機(jī)理研究及測(cè)試分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D]. 王作學(xué).重慶大學(xué) 2018
[2]高應(yīng)變載荷下壓電傳感器性能研究[D]. 王培德.大連理工大學(xué) 2016
[3]300M超高強(qiáng)度鋼銑削過(guò)程仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王崇勛.哈爾濱理工大學(xué) 2013
[4]高速切削不銹鋼切屑形成微觀機(jī)理研究[D]. 于海洋.大連理工大學(xué) 2012
[5]航空鈦合金結(jié)構(gòu)件高效銑削工藝研究[D]. 李興泉.東北大學(xué) 2010



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