本文關(guān)鍵詞：干式硬態(tài)車削不同淬硬狀態(tài)下Cr12MoV白層的研究

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【摘要】：對干式硬態(tài)車削已加工表面質(zhì)量進行評價的指標有很多,白層是其中比較重要的一個因素。白層具有特殊的物理性能:一方面相比于加工材料本身,白層的耐磨性好,硬度高;另一方面又比較脆,加工參數(shù)控制不好會在組織內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋,使用過程中零件表層材料會伴隨裂紋的擴展而脫落。只有對干式硬態(tài)車削中產(chǎn)生的白層進行深入研究,才能獲得較高的已加工表面質(zhì)量。因此,對已加工表面白層的形成機理,需要進行試驗分析研究;對于已加工表面白層的厚度,也需要建立預測模型,這樣才能為實際加工生產(chǎn)過程中切削參數(shù)的合理選擇提供科學的理論依據(jù)。目前,國內(nèi)外學者主要對軸承鋼GCr15已加工表面白層進行了研究,對淬硬冷作模具鋼Cr12Mo V研究的不多,在研究白層厚度影響因素方面,對不同淬硬狀態(tài)對白層厚度的影響也鮮有研究。本文對聚晶立方氮化硼刀具(PCBN)干式硬態(tài)車削淬硬模具鋼進行了有限元模擬和試驗研究,對已加工表面白層組織形態(tài)以及切削參數(shù)對其厚度的影響進行了分析并建立了白層厚度預測模型。主要工作內(nèi)容和研究成果如下:(1)通過有限元模擬分析的方法建立了PCBN刀具干式硬態(tài)車削淬硬模具鋼Cr12Mo V的直角車削模型,對加工過程中的等效應力、等效應變和熱-力作用進行了分析。(2)對試驗獲得的已加工表面的樣件在掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜(EDS)下進行了掃描,分析干式硬態(tài)車削Cr12Mo V已加工表面的微觀組織演變過程以及白層的形成機理。(3)采用單因素法,設定切削參數(shù)(切削速度v、進給量f、背吃刀量ap)以及工件材料硬度為自變量,白層厚度為因變量,根據(jù)試驗數(shù)據(jù),探究各個切削參數(shù)對白層厚度的影響規(guī)律并運用多元非線性回歸的方法建立了白層厚度的預測模型。研究結(jié)果表明:較大的等效應力會在干式硬態(tài)車削已加工表面產(chǎn)生,切削溫度也從已加工表面向工件內(nèi)部傳導;已加工表面白層的形成是熱-力共同作用下的結(jié)果;對白層厚度影響較大的切削參數(shù)是切削速度和背吃刀量,對白層厚度影響不顯著的切削參數(shù)是進給量;建立的白層厚度預測模型經(jīng)過復相關(guān)系數(shù)檢驗和F檢驗可知,該預測模型的回歸效果非常顯著,能夠?qū)Π讓拥暮穸冗M行較為準確的預測。
【關(guān)鍵詞】：白層 有限元仿真 干式硬態(tài)車削 微觀機理 預測模型
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG51
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景及意義14-15
• 1.2 干式硬態(tài)車削技術(shù)15-18
• 1.2.1 干式硬態(tài)車削概述15
• 1.2.2 干式硬態(tài)車削的特點15-16
• 1.2.3 干式硬態(tài)車削刀具的選擇16-18
• 1.3 干式硬態(tài)車削過程的有限元建模與仿真18
• 1.4 白層研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 白層形成條件18-19
• 1.4.2 白層的形成機理的研究19-20
• 1.4.3 白層厚度的建模預測20-21
• 1.5 課題來源及研究內(nèi)容21-22
• 1.5.1 課題來源21
• 1.5.2 研究主要內(nèi)容21-22
• 第2章 試驗方案的確定22-33
• 2.1 工件制備22-23
• 2.1.1 試件材料選取22
• 2.1.2 試件預處理22-23
• 2.2 PCBN刀具選擇23-24
• 2.3 試驗方案的確定24-31
• 2.3.1 切削試驗系統(tǒng)24-27
• 2.3.1.1 切削加工系統(tǒng)25-26
• 2.3.1.2 切削力測量系統(tǒng)26-27
• 2.3.1.3 切削溫度測量系統(tǒng)27
• 2.3.2 試驗方案27-28
• 2.3.3 試樣制備28-31
• 2.3.4 掃描電鏡（ SEM）觀察和X射線能譜儀（ EDS）掃描分析31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第3章 有限元建模分析33-46
• 3.1 有限元仿真軟件ABAQUS簡介33
• 3.2 有限元建模分析過程33-38
• 3.2.1 幾何模型的建立34
• 3.2.2 材料本構(gòu)模型34-36
• 3.2.3 切屑分離準則36-37
• 3.2.4 接觸摩擦模型37-38
• 3.2.5 網(wǎng)格劃分38
• 3.3 有限元建模仿真結(jié)果分析38-44
• 3.3.1 模擬切削力與試驗對比分析38-40
• 3.3.2 不同工件硬度對等效應力和等效塑性應變的影響40-41
• 3.3.3 不同切削速度對切削溫度的影響41-44
• 3.3.5 切削過程中熱 -力效應對已加工表面的影響44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第4章 白層形成機理研究46-52
• 4.1 表面白層形成機理分析46-47
• 4.2 試件的制備47-48
• 4.3 白層掃描電鏡（ SEM）觀察和能譜儀（ EDS）掃描分析48-50
• 4.3.1 掃描電鏡（ SEM）觀察分析48-49
• 4.3.2 X射線能譜儀（ EDS）掃描分析49-50
• 4.4 已加工表面白層形成機理50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第5章 影響白層厚度因素的分析52-65
• 5.1 切削速度對白層厚度的影響52-54
• 5.2 進給量對白層厚度的影響54-56
• 5.3 背吃刀量對白層厚度的影響56-57
• 5.4 不同工件硬度對白層厚度的影響57-59
• 5.5 白層厚度預測模型的建立59-64
• 5.5.1 多元線性回歸分析方法簡介59-62
• 5.5.1.1 多元線性回歸模型的定義及其標準形式59-60
• 5.5.1.2 多元線性回歸方程求解60-61
• 5.5.1.3 多元線性回歸模型的檢驗61-62
• 5.5.2 非線性回歸模型62-63
• 5.5.3 白層厚度預測的非線性回歸模型63-64
• 5.5.4 回歸模型的顯著性檢驗64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文目錄73

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本文編號：564827