本文關(guān)鍵詞：鋁合金車削表層晶粒細(xì)化仿真及形成特征研究

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【摘要】：切削加工過(guò)程中,已加工表面會(huì)形成一層明顯區(qū)別于基體材料的切削變質(zhì)層,該層中晶粒較基體材料發(fā)生明顯細(xì)化。該層變化不僅與表面粗糙度、加工硬化和殘余應(yīng)力等表面形成特征密切相關(guān),也會(huì)對(duì)零件耐腐蝕、耐疲勞、抗磨損等服役性能產(chǎn)生重要影響。論文以高強(qiáng)度鋁合金7050-T7451為研究材料,借助實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬,通過(guò)研究不同車削條件下,車削溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率及表層晶粒尺寸的變化規(guī)律,重點(diǎn)分析車削加工表面變質(zhì)層中晶粒演化規(guī)律及其工藝參數(shù)影響程度,并對(duì)其表面形成特征及耐腐蝕性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。首先,基于位錯(cuò)理論,研究了切削表層形成過(guò)程中車削力、車削熱的影響機(jī)制,闡明晶粒細(xì)化機(jī)制及細(xì)化形成的塑性變形條件;針對(duì)鋁合金7050-T7451材料位錯(cuò)形成特征,分析其加工過(guò)程熱-力影響的塑性變形機(jī)理,重點(diǎn)分析刀具幾何角度、車削用量及冷卻條件對(duì)切削表層晶粒細(xì)化的影響程度。其次,根據(jù)切削條件下鋁合金7050-T7451材料的J-C本構(gòu)模型,建立應(yīng)用于DEFORM有限元軟件的車削模型,并確定刀-工接觸摩擦參數(shù)、熱傳導(dǎo)和對(duì)流換熱系數(shù)等仿真參數(shù),借助車削實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算對(duì)車削仿真模型進(jìn)行車削力與車削熱驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)正交車削仿真實(shí)驗(yàn)和單因素車削仿真實(shí)驗(yàn),探究了車削速度、刀具前角、切削刃半徑、車削溫度對(duì)車削表層晶粒尺寸的影響趨勢(shì)。結(jié)果表明,車削速度對(duì)車削表層晶粒尺寸影響最大;同時(shí)對(duì)刀具前角的擠壓效應(yīng)、切削刃半徑的犁削作用、車削溫度對(duì)再結(jié)晶的影響等都進(jìn)行了分析,并優(yōu)化了車削工藝參數(shù)。最后,對(duì)鋁合金7050-T7451車削表面粗糙度、硬度、微觀組織結(jié)構(gòu)等表面形成特征進(jìn)行研究,并通過(guò)鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn),研究表層晶粒細(xì)化對(duì)工件耐腐蝕性能的影響。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金7050-T7451 晶粒尺寸 表面形成特征 DEFORM有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG51
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 工件表層晶粒細(xì)化的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 工件表層晶粒細(xì)化的傳統(tǒng)加工方法10-12
• 1.2.2 切削表層晶粒細(xì)化的塑性變形條件及工藝優(yōu)勢(shì)12-13
• 1.3 切削表層晶粒細(xì)化的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 切削表層晶粒細(xì)化的實(shí)驗(yàn)研究13-15
• 1.3.2 有限元仿真研究15-16
• 1.3.3 存在的問(wèn)題16-17
• 1.4. 主要研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)17-19
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 車削表層晶粒細(xì)化機(jī)理及其影響因素研究19-25
• 2.1 車削加工表面變質(zhì)層的形成19-20
• 2.2 基于金屬位錯(cuò)理論的鋁合金晶粒細(xì)化機(jī)理20-22
• 2.2.1 金屬位錯(cuò)理論20-21
• 2.2.2 鋁合金晶粒細(xì)化機(jī)理21-22
• 2.3 車削表層晶粒細(xì)化影響因素分析22-24
• 2.3.1 刀具角度22-23
• 2.3.2 車削用量23-24
• 2.3.3 冷卻條件24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 鋁合金車削仿真建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證25-37
• 3.1 鋁合金車削仿真建模25-28
• 3.1.1 鋁合金 7050-T7451本構(gòu)模型25-26
• 3.1.2 車削仿真摩擦系數(shù)26-27
• 3.1.3 熱傳導(dǎo)和對(duì)流換熱系數(shù)27-28
• 3.2 車削加工仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證28-36
• 3.2.1 驗(yàn)證參數(shù)設(shè)計(jì)29
• 3.2.2 車削仿真結(jié)果29-31
• 3.2.3 車削力驗(yàn)證31-33
• 3.2.4 切削熱驗(yàn)證33-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 車削表層晶粒細(xì)化模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化37-51
• 4.1 正交車削仿真試驗(yàn)37-42
• 4.2 單因素車削仿真試驗(yàn)42-49
• 4.2.1 車削速度42-44
• 4.2.2 刀具前角44-47
• 4.2.3 刀具切削刃半徑47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第五章 車削表面形成特征及其耐腐蝕性能研究51-61
• 5.1 表面粗糙度實(shí)驗(yàn)51-52
• 5.2 車削表層的加工硬化52-56
• 5.2.1 硬度實(shí)驗(yàn)53-54
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析54-56
• 5.3 車削表面的耐腐蝕性能研究56-60
• 5.3.1 鹽霧腐蝕試驗(yàn)56-57
• 5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析57-58
• 5.3.3 腐蝕損傷評(píng)價(jià)與分析58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-62
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 附錄67-68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：984064