本文關(guān)鍵詞：鈦合金熨壓切削表面性能研究

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【摘要】：鈦合金由于存在質(zhì)輕、強(qiáng)度高、抗腐蝕能力突出、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特性而受到工程,研究等眾多領(lǐng)域的青睞。然而,鈦合金同時也是典型的難加工材料,傳統(tǒng)的鈦合金切削加工時生產(chǎn)率低,且因其熱傳導(dǎo)能力差等因素使加工表面質(zhì)量也難以得到保證。為了得到優(yōu)質(zhì)的鈦合金工件表面,一般在加工完成后對鈦合金進(jìn)行單獨(dú)的表面處理工藝,但單獨(dú)的表面處理增加了加工工序,延長了制造周期,從而使制造成本提高。熨壓加工是指通過硬質(zhì)壓頭對待處理工件表面施加一定的壓力,使工件表面產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形,進(jìn)而將工件表面的高凸部分向低凹部分?jǐn)D壓,得到平整的表面形貌,是一種無屑的表面處理工藝。熨壓加工能夠改善工件材料的粗糙度特性,提高工件硬度值,并且能夠在工件表面層附近產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,是一種有效的表面處理工藝。本文提出了一種新型的切削熨壓復(fù)合加工工藝,并且設(shè)計研制了一種熨壓切削組合工具,能夠在完成切削加工余量的同時對已加工表面進(jìn)行彈性熨壓,從而改善工件的表面性能,使制造周期變短,保證制造效率。論文詳細(xì)探討了切削熨壓復(fù)合工藝的作用機(jī)理,并用這種新型的熨壓切削組合工具對鈦合金TC4進(jìn)行了熨壓切削加工實(shí)驗(yàn),對熨壓切削加工所得表面性能進(jìn)行了研究分析。詳細(xì)討論了熨壓切削參數(shù):切削速度、進(jìn)給量、熨壓切削深度及彈性調(diào)節(jié)裝置預(yù)壓力,在車削熨壓鈦合金TC4時,對試樣表面粗糙度、顯微硬度、微觀結(jié)構(gòu)以及殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,并分析了熨壓切削試樣表面微觀組織的特點(diǎn)。同時,本文還建立了基于DEFORM-2D有限元仿真分析軟件的鈦合金熨壓切削加工的熱力耦合模型,進(jìn)一步研究了熨壓切削過程變量,如:進(jìn)給速度、熨壓作用力、熨壓頭尺寸對工件應(yīng)變率、塑性變形層厚度和殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：金屬切削 熨壓工藝 鈦合金 有限元 DEFORM 2D
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG506
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 前言10
• 1.2 熨壓加工原理10-12
• 1.3 熨壓加工的分類12-15
• 1.3.1 滾柱滾壓12-13
• 1.3.2 球壓13-14
• 1.3.3 滑動滾壓14-15
• 1.3.4 彈性熨壓和剛性熨壓15
• 1.4 熨壓加工工藝研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 熨壓加工工藝表面粗糙度的研究15-17
• 1.4.2 熨壓加工工藝對工件硬度影響的研究17
• 1.4.3 熨壓加工工藝對工件殘余應(yīng)力的影響17-18
• 1.5 研究目的、內(nèi)容及方法18-20
• 1.5.1 研究目的18-19
• 1.5.2 研究內(nèi)容19
• 1.5.3 研究方法與技術(shù)路線19-20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 熨壓切削組合工具的設(shè)計21-28
• 2.1 熨壓切削組合工具支持架21-22
• 2.2 彈性熨壓系統(tǒng)的設(shè)計22-26
• 2.2.1 彈性熨壓工具頭的設(shè)計23-24
• 2.2.2 彈性熨壓調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計24-26
• 2.3 熨壓切削組合工具的加工參數(shù)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 熨壓切削復(fù)合工藝的有限元模型建立及結(jié)果分析28-53
• 3.1 引言28
• 3.2 DEFORM有限元軟件介紹28-29
• 3.3 熨壓切削復(fù)合加工過程有限元模型的建立29-36
• 3.3.1 鈦合金切削模型幾何模型29-30
• 3.3.2 熨壓過程幾何模型30-32
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件設(shè)定32-33
• 3.3.4 材料設(shè)定及本構(gòu)模型33-34
• 3.3.5 摩擦模型34-35
• 3.3.6 切屑斷裂準(zhǔn)則35
• 3.3.7 熱傳導(dǎo)模型35-36
• 3.4 熨壓切削復(fù)合加工過程仿真參數(shù)設(shè)定36
• 3.5 有限元仿真結(jié)果分析36-51
• 3.5.1 熨壓工具頭尺寸對熨壓切削工藝的影響37-41
• 3.5.2 熨壓力對熨壓切削工藝的影響41-45
• 3.5.3 進(jìn)給量對熨壓切削加工工藝的影響45-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 實(shí)驗(yàn)及分析方法53-59
• 4.1 鈦合金熨壓切削實(shí)驗(yàn)53-54
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備53
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)材料53
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)參數(shù)53-54
• 4.2 鈦合金熨壓切削表面性能測試54-58
• 4.2.1 表面粗糙度測量54
• 4.2.2 硬度測量54-55
• 4.2.3 金相測試55-56
• 4.2.4 掃描電鏡觀測56
• 4.2.5 殘余應(yīng)力測試56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第五章 鈦合金熨壓切削實(shí)驗(yàn)及表面性能研究59-78
• 5.1 鈦合金熨壓切削實(shí)驗(yàn)及工藝分析59-60
• 5.1.1 鈦合金熨壓切削實(shí)驗(yàn)59
• 5.1.2 熨壓切削加工工藝缺陷分析59-60
• 5.2 鈦合金熨壓切削表面粗糙度分析60-75
• 5.2.1 熨壓加工表面輪廓形成的理論研究60-63
• 5.2.2 熨壓切削工藝參數(shù)對表面粗糙度的影響63-66
• 5.2.3 熨壓切削工藝參數(shù)對顯微硬度的影響66-70
• 5.2.4 熨壓切削工藝參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響70-73
• 5.2.5 熨壓切削工藝對表面微觀組織結(jié)構(gòu)的影響73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-87
• 致謝87-88
• 附件88

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本文編號：1109416