【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,筒節(jié)材料2.25Cr-1Mo-0.25V作為加氫反應(yīng)器的首選材料廣泛的應(yīng)用在石油、煤化化工等行業(yè)。硬質(zhì)合金刀具具有強度高,耐磨性好,具有一定韌性等一系列的優(yōu)點,是切削筒節(jié)材料的理想刀具材料之一。但是在切削過程中刀具由于交變載荷、交變溫度和磨損共同作用,結(jié)果刀具頻繁的發(fā)生粘結(jié)破損現(xiàn)象,此時的刀具破損是個關(guān)鍵問題,所以了解硬質(zhì)合金的斷裂機理,對提高硬質(zhì)合金刀具的使用性能,延長刀具壽命,提高材料的加工效率具有重要意義。本文在國家自然科學基金“重型切削中硬質(zhì)合金刀具前刀面粘焊層損傷機理研究”(項目編號:51575146)的支持下,針對硬質(zhì)合金刀具車削筒節(jié)材料出現(xiàn)的破損失效問題,從損傷力學理論的角度出發(fā),分析了硬質(zhì)合金刀具的疲勞失效行為,搭建了硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損的試驗平臺,獲得了刀具粘結(jié)破損切削力和切削溫度的實驗數(shù)據(jù),提出刀具破損過程形成條件,進而對刀具破損斷口形貌進行失效分析以及損傷形式的確定,最后選取了合適的損傷變量,建立了硬質(zhì)合金材料的損傷演化模型,為揭示硬質(zhì)合金刀具材料失效提供理論基礎(chǔ)。首先,基于損傷力學,分析了硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損的疲勞失效行為。針對硬質(zhì)合金刀具車削筒節(jié)材料過程中刀具破損現(xiàn)象進行研究。搭建了硬質(zhì)合金刀具車削筒節(jié)材料的切削力和切削溫度試驗平臺,采用了高-速攝影機觀察了刀具破損的切削狀態(tài),獲得了刀具發(fā)生粘結(jié)破損的刀片試樣。然后,采用響應(yīng)曲面建立了有效的切削力和切削溫度數(shù)學模型。依據(jù)金屬切削原理,探究切削用量對切削力和切削溫度的影響規(guī)律,提出了刀具前刀面出現(xiàn)粘結(jié)破損的邊界條件。最后,采用掃描電鏡對金屬斷裂典型斷口失效形貌進行了觀察與分析,從斷裂性質(zhì)以及斷裂機理方面解釋了刀具前刀面破壞的微觀形貌。確定了硬質(zhì)合金刀具的損傷形式,依據(jù)損傷類型選取應(yīng)變能密度作為損傷參量,基于有限元仿真軟件Abaqus進行模擬,獲取了硬質(zhì)合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線,得到了損傷值。通過擬合對數(shù)據(jù)進行處理,導出損傷演化方程,從而可根據(jù)切削時間,預(yù)測刀具的損傷程度。
【圖文】：

實驗裝置

圖 3-2 切削力采集數(shù)據(jù)Fig.3-2 Cutting force collecting data高溫高強度鋼材料加工中，采用紅外測溫的方法對刀具表面切削溫度驗研究，得到在不同切削參數(shù)條件下的切削溫度，去分析不同的切削參削溫度的影響規(guī)律。由于工件材料本身性質(zhì)與切削溫度有關(guān)，紅外熱像用受被測對象發(fā)射率的影響，因此在使用前必須正確設(shè)置目標發(fā)射率和圍。本次實驗對發(fā)射率的標定方法：取試件，并對其進行加熱 100℃、2000℃，400℃，500℃，調(diào)節(jié)紅外點溫儀的溫度到相應(yīng)溫度，可以獲得相應(yīng)射率。綜合考慮，對高強度鋼 2.25Cr1Mo0.25V 筒節(jié)材料的發(fā)射率取 0.14獲取較為可靠的測量切削溫度，切削溫度采集數(shù)據(jù)如圖 3-3。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG711

【參考文獻】

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9 李Z，

本文編號：2695713