Ti-5553鈦合金具有密度小、耐高溫和抗腐蝕性好等特點(diǎn),綜合力學(xué)性能優(yōu)異,已被廣泛應(yīng)用于新型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的制造。Ti-5553鈦合金為β-α/β型鈦合金,由于其彈性模量低、化學(xué)活性高、粘結(jié)及擴(kuò)散等現(xiàn)象顯著,導(dǎo)致切削加工性能較差,主要體現(xiàn)為切削區(qū)域溫度高,工件表面易被灼傷;刀具磨損嚴(yán)重,刀具壽命低;切屑不易斷裂等。常規(guī)冷卻加工方法冷卻效果不理想,且會(huì)造成環(huán)境污染。液氮低溫冷卻切削通過增大熱流量,有效降低切削刀具溫度,從而減少刀具磨損,提高刀具壽命。目前對(duì)于低溫冷卻加工中刀具表面溫度場(chǎng)相關(guān)研究工作較少,因此本文以Ti-5553鈦合金為對(duì)象,開展了液氮低溫條件下切削過程中刀具溫度場(chǎng)研究。首先,建立低溫冷卻條件下對(duì)流傳熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型。對(duì)液氮噴射過程刀具表面附近的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析,定義流動(dòng)邊界層和熱邊界層。建立特征數(shù)方程式并確定量綱,通過對(duì)對(duì)流傳熱系數(shù)影響因素的分析,建立并求解守恒方程,得出刀具對(duì)流傳熱系數(shù)h的計(jì)算公式,從而估計(jì)刀具表面的熱流密度,為低溫冷卻下切削溫度及對(duì)流傳熱系數(shù)的確定提供理論支持。其次,基于液氮噴射實(shí)驗(yàn)和CFD模型相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)建模方法,確定了對(duì)流傳熱系數(shù)。設(shè)計(jì)液氮噴射實(shí)...

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 低溫加工技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 低溫切削溫度國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 低溫冷卻對(duì)流傳熱研究現(xiàn)狀
        1.3.2 低溫加工溫度場(chǎng)有限元仿真研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 液氮低溫加工對(duì)流傳熱過程建模
    2.1 液氮熱力學(xué)特性
    2.2 液氮噴射刀具表面對(duì)流傳熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律
    2.3 液氮噴射刀具表面對(duì)流傳熱理論求解
        2.3.1 物理特征數(shù)的確定
        2.3.2 守恒方程的建立和求解
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于實(shí)驗(yàn)建模方法的對(duì)流傳熱系數(shù)確定
    3.1 液氮低溫冷卻實(shí)驗(yàn)研究
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.2 低溫冷卻過程流體仿真
        3.2.1 CFD模型的選擇
        3.2.2 CFD模型的參數(shù)
        3.2.3 CFD模型的實(shí)現(xiàn)
    3.3 仿真結(jié)果與分析
        3.3.1 溫度場(chǎng)及對(duì)流傳熱系數(shù)仿真結(jié)果
        3.3.2 對(duì)流傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果
    3.4 射流參數(shù)對(duì)對(duì)流傳熱系數(shù)影響規(guī)律
    3.5 本章小結(jié)
第4章 低溫冷卻車削溫度仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 液氮低溫車削有限元仿真
        4.1.1 工件及刀具的幾何建模
        4.1.2 工件及刀具的網(wǎng)格劃分
        4.1.3 相關(guān)參數(shù)及本構(gòu)方程的選擇
    4.2 液氮低溫車削溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方案
    4.3 低溫車削仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 仿真結(jié)果分析
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.3 仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和專利
致謝



本文編號(hào)：3902394