本文關鍵詞：基于熱應力分析超硬刀具焊接質量控制基礎研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超硬材料具有硬度高、耐磨和耐沖擊性等優(yōu)異的性能,在數控刀具中廣泛使用,與傳統(tǒng)的數控刀具相比具有更長的使用壽命和更高的表面加工質量。隨著超硬材料的不斷發(fā)展和應用范圍的不斷擴大,超硬刀具已經成為高速加工、精密和超精密加工最為重要的切削工具。焊接式超硬刀具的焊接質量關系到整個生產周期及成本,目前其焊接工藝、質量控制和質量評價缺乏科學有效的評價體系和評價標準。本文基于超硬刀具焊接工藝試驗和利用有限元分析軟件,對超硬刀具焊接工藝過程進行數值模擬,系統(tǒng)分析了超硬刀具焊接質量影響因素及其質量評價的關鍵指標。本文主要成果及貢獻為:1)系統(tǒng)分析超硬刀具焊接質量評價指標和評定方法,提出了基于殘余熱應力的焊接質量控制方法和檢測規(guī)范,為進一步制定超硬刀具焊接質量檢測及其可靠性控制標準提供依據。2)采用非線性瞬態(tài)熱分析模擬方法,揭示了超硬刀具焊接過程中的溫度傳遞機理和溫度場分布情況,以及殘余熱應力的形成過程和分布情況,進而在定性分析影響殘余熱應力因素的基礎上,著重對溫度、焊接結構(焊縫寬度、厚度比)等主要因素進行了定量分析。3)分析了超硬刀具的釬焊材料、焊接工藝參數和焊后處理方法對焊接質量的影響,并對焊后超硬刀具的殘余熱應力進行了測試研究,建立了超硬刀具殘余熱應力的檢測體系和評價方法。4)采用全部實驗方法分析了PDC和PCBN兩類常用超硬刀具焊接殘余熱應力大小及其規(guī)律,和有限元計算結果進行對比,在分析誤差及其產生原因的基礎上,對超硬刀具有限元模型提出了優(yōu)化方案,進一步為其他結構超硬刀具模擬研究提供了參考。本研究是國家科技重大專項課題(2013ZX04009031)重要組成部分。本文為超硬刀具產品的設計制作、工藝優(yōu)化和切削使用提供了重要借鑒,豐富了超硬刀具釬焊工藝和質量控制理論體系,為全面、系統(tǒng)地控制超硬刀具焊接質量和切削應用提供依據。
【關鍵詞】：超硬刀具 高頻感應釬焊 殘余熱應力 非線性瞬態(tài)熱分析 殘余熱應力檢測 焊接質量控制
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG71;TG40
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及其意義11-15
• 1.1.1 課題研究背景11-13
• 1.1.2 超硬刀具簡介13-14
• 1.1.3 超硬刀具制造工藝14-15
• 1.1.4 課題研究意義15
• 1.2 國內外超硬刀具研究現狀15-19
• 1.2.1 超硬刀具焊接國內研究現狀15-16
• 1.2.2 超硬刀具焊接國外研究現狀16-17
• 1.2.3 超硬刀具焊接殘余應力國內研究現狀17-18
• 1.2.4 超硬刀具焊接殘余應力國外研究現狀18-19
• 1.3 超硬刀具焊接質量控制和存在的問題19-21
• 1.3.1 超硬刀具焊接質量控制的重要性19-20
• 1.3.2 影響超硬刀具焊接質量的主要因素20
• 1.3.3 超硬刀具焊接質量控制的主要措施20
• 1.3.4 超硬刀具焊接研究中存在的問題20-21
• 1.4 本文主要研究工作內容與目的21-22
• 1.4.1 主要研究工作內容與目的21-22
• 1.4.2 論文結構安排22
• 1.5 本章小結22-23
• 第二章 基于殘余熱應力超硬刀具焊接質量控制基礎23-33
• 2.1 超硬刀具焊接質量評價指標及方法23-27
• 2.1.1 焊接式超硬刀具主要質量問題23-25
• 2.1.2 焊接式超硬刀具質量評價指標25-26
• 2.1.3 超硬刀具焊接質量評定方法26-27
• 2.2 超硬刀具焊接質量控制方法27-29
• 2.2.1 焊接質量控制方法27-28
• 2.2.2 超硬刀具焊接質量控制方法28-29
• 2.3 殘余熱應力產生機理及其控制方法29-32
• 2.3.1 殘余熱應力簡介29-30
• 2.3.2 殘余熱應力對超硬刀具產生危害30
• 2.3.3 超硬刀具殘余熱應力控制方法30-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 超硬刀具焊接過程有限元模擬33-55
• 3.1 超硬刀具焊接過程有限元分析理論33-37
• 3.1.1 溫度場問題的基本方程33-34
• 3.1.2 瞬態(tài)熱傳導問題34-36
• 3.1.3 殘余熱應力計算36-37
• 3.2 超硬刀具焊接過程數值模擬37-46
• 3.2.1 建立數值模擬分析模型38
• 3.2.2 材料力學性能參數38-39
• 3.2.3 邊界條件約束施加39-40
• 3.2.4 非線性瞬態(tài)熱分析溫度場分析40-42
• 3.2.5 超硬刀具焊接殘余熱應力形成過程分析42-44
• 3.2.6 熱-結構順序耦合分析應力場分析44-46
• 3.3 溫度對超硬刀具焊接殘余熱應力影響模擬46-48
• 3.4 其他因素對超硬刀具焊接殘余熱應力影響模擬48-53
• 3.4.1 釬縫寬度對超硬刀具焊接殘余熱應力影響分析48-51
• 3.4.2 復合片厚度及比例對超硬刀具焊接殘余熱應力影響分析51-53
• 3.5 本章小結53-55
• 第四章 超硬刀具焊接實驗及殘余熱應力檢測研究55-91
• 4.1 超硬刀具焊接試驗研究55-59
• 4.1.1 超硬刀具焊接實驗設備55-56
• 4.1.2 基于全面實驗法超硬刀具焊接實驗方法56-59
• 4.2 超硬刀具焊接質量檢測59-65
• 4.2.1 超硬刀具焊接過程溫度場檢測及結果分析59-64
• 4.2.2 超硬刀具焊接實驗釬縫寬度檢測及結果分析64-65
• 4.3 超硬刀具殘余熱應力檢測試驗研究65-87
• 4.3.1 X射線應力檢測儀工作原理66-67
• 4.3.2 焊接殘余熱應力檢測結果67-69
• 4.3.3 溫度影響因素對殘余熱應力影響69-75
• 4.3.4 其他影響因素對殘余熱應力影響75-87
• 4.4 試驗研究結果與模擬仿真結果對比分析87-90
• 4.4.1 試驗結果與仿真結果對比87-89
• 4.4.2 誤差產生原因及其分析89-90
• 4.5 本章小結90-91
• 第五章 研究結論與發(fā)展展望91-93
• 5.1 研究結論91-92
• 5.2 工作展望92-93
• 參考文獻93-97
• 致謝97-98
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的科研成果及參加的科研項目98

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