本文關鍵詞：基于離散元法的涂層硬質合金刀具建模及其加工損傷預測研究

  更多相關文章： 涂層硬質合金刀具 裂紋擴展 切削加工 離散元法

【摘要】：涂層硬質合金刀具較好地結合了基體材料高強度、高韌性和涂層材料高硬度、高耐磨性的優(yōu)點,極大地提高了涂層刀具的切削性能,延長了工具的使用壽命,被廣泛應用于車削、銑削、鉆削等機械加工場合,尤其在于切削、高速切削等領域發(fā)揮不可替代的作用。與此同時,由于刀具涂層與基體材料的彈性模量、熱膨脹系數(shù)等不一樣,在切削過程中(尤其是斷續(xù)切削時),當受到?jīng)_擊或交變載荷作用時,切削刃附近的涂層內(nèi)部將會出現(xiàn)裂紋,導致涂層局部剝落以及產(chǎn)生粘結層等現(xiàn)象,進而影響其切削性能以及加工效率。本文采用離散元法建立涂層硬質合金刀具的離散元模型,對涂層硬質合金刀具切削過程進行數(shù)值仿真,預測切削加工用量對涂層刀具裂紋擴展及破壞的影響。其主要研究內(nèi)容如下：1.介紹了論文的研究背景以及意義,對涂層硬質合金刀具切削性能、離散元法在脆性材料切削加工中的應用以及刀具磨損等方面的研究現(xiàn)狀進行了簡單介紹。2.建立了適合于切削過程的涂層硬質合金刀具的離散元模型。根據(jù)涂層硬質合金刀具的物理特性選用合適的顆粒幾何參數(shù)、剛度參數(shù)、接觸參數(shù)等,根據(jù)涂層硬質合金刀具涂層、基體以及結合界面的不同特性,分別對涂層與基體內(nèi)部的顆粒使用平行鍵模型連接,而涂層與基體界面結合處則采用位移軟化模型表征結合界面的雙線性本構關系。3.校準了涂層硬質合金刀具的離散元模型。由于涂層硬質合金刀具涂層材料的特殊性和結合界面的復雜性,本文首先通過三點彎曲、單軸壓縮、單邊切口梁等數(shù)值實驗方法初步校準涂層刀具硬質合金基體離散元模型的微觀參數(shù)；在此基礎上,通過模擬涂層硬質合金刀具的納、微米壓痕和變載荷劃痕試驗過程,通過對模擬結果與實驗結果中的切向力、摩擦系數(shù)、壓痕壓入載荷與深度變化的曲線等進行對比,進一步校準了涂層硬質合金刀具離散元模型的微觀參數(shù)。4.利用已校準的涂層硬質合金刀具離散元模型,對涂層硬質合金刀具切削加工過程進行了離散元模擬,分析了涂層刀具在切削過程中的材料磨損、裂紋的形成與擴展和局部剝落的演化過程；預測了切削加工用量和刀具性能參數(shù)對刀具磨損的影響。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG711

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 龐思勤;;涂層硬質合金的發(fā)展及其使用技術[J];水利電力機械;1986年04期

2 雁心;涂層硬質合金[J];工具技術;1995年10期

3 付殿生;;涂層硬質合金工具的發(fā)展[J];機械工程師;1981年02期

4 怡;多涂層硬質合金切削材料[J];工具技術;1978年01期

5 周蘭英;唐建新;;使用涂層硬質合金的經(jīng)濟效益[J];機械工藝師;1984年06期

6 劉永年;新型涂層硬質合金切削片刀[J];稀有金屬與硬質合金;1993年02期

7 趙玉玲;豐平;張曉明;熊惟皓;;涂層硬質合金結構及材料的研究進展[J];中國陶瓷;2009年04期

8 趙玉玲;豐平;張曉明;熊惟皓;;涂層硬質合金的最新研究進展[J];材料開發(fā)與應用;2009年02期

9 ;氣相沉積碳化鈦工藝及涂層硬質合金刀片性能的研究[J];工具技術;1976年02期

10 ;氣相沉積碳化鈦工藝及涂層硬質合金刀片性能的研究(續(xù))[J];工具技術;1976年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 周渠;于啟勛;;涂層硬質合金的切削性能及其數(shù)據(jù)庫[A];中國科學技術協(xié)會首屆青年學術年會論文集（工科分冊·上冊）[C];1992年

2 張繼芳;周永貴;萬良聰;吳子軍;;類涂層硬質合金開發(fā)之試驗初探[A];中國有色金屬學會——第二屆青年論壇學術會議論文集[C];2004年

3 于啟勛;周蘭英;顧克義;;涂層硬質合金的切削機理及其應用[A];中國電子學會生產(chǎn)技術學會機械加工專業(yè)委員會第五屆學術年會論文集（上）[C];1992年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李添添;基于離散元法的涂層硬質合金刀具建模及其加工損傷預測研究[D];湘潭大學;2015年

2 王社權;基體對涂層硬質合金組織和性能的影響[D];中南大學;2003年

3 劉強;涂層硬質合金刀具切削性能研究[D];大連理工大學;2008年

4 馮振興;涂層硬質合金刀具切削鐵基高溫合金試驗研究[D];大連理工大學;2013年

5 徐銀超;PVD涂層硬質合金的組織性能及其刀具切削性能研究[D];中南大學;2011年

6 楊依凡;PVD/CVD涂層硬質合金刀片切削奧氏體不銹鋼試驗對比研究[D];華東理工大學;2012年

7 金狂浩;涂層和基體對PVD涂層硬質合金刀具高速車削高溫合金的影響[D];中南大學;2012年

，

本文編號：1191181