本文關(guān)鍵詞：鎳基高溫合金高速銑削加工表面完整性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鎳基高溫合金在整個高溫合金領(lǐng)域占有非常重要的地位,它廣泛應(yīng)用于航空噴氣發(fā)動機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)等熱端部件的制造。鎳基高溫合金GH4169和鎳基粉末高溫合金FGH95作為鎳基高溫合金的代表,具有鎳基高溫合金的典型特點(diǎn),在航空航天零部件制造中具有廣泛的應(yīng)用。隨著航空航天工業(yè)對鎳基高溫合金GH4169和FGH95零件加工質(zhì)量和加工生產(chǎn)率要求的提高,應(yīng)用高速加工獲得高質(zhì)量的加工表面已經(jīng)成為目前的研究重點(diǎn)。 在切削加工過程中,加工表面溫度、應(yīng)變和應(yīng)變率的分布對于加工表面完整性(白層、加工硬化和變質(zhì)層)有重要的影響。本文借助AdvantEdge有限元仿真軟件,建立鎳基高溫合金GH4169和FGH95高速銑削的有限元分析模型,對加工表面／亞表面的溫度場、應(yīng)變場和應(yīng)變率場進(jìn)行研究,并建立加工表面／亞表面的峰值溫度、峰值應(yīng)變和峰值應(yīng)變率模型,為后續(xù)表面完整性的研究奠定基礎(chǔ)。 基于加工表面變質(zhì)層、白層、暗層與基體區(qū)域在圖像中存在的灰度值差異,開發(fā)《切削加工表面變質(zhì)層及白層圖像分析軟件V1.0》。該軟件的回調(diào)函數(shù)采用MATLAB提供的M語言編寫,借助MATLAB的GUI模塊實(shí)現(xiàn)界面制作,可直接對掃描電鏡和數(shù)碼顯微鏡下獲得的切削加工表面橫截面圖像進(jìn)行分析處理,獲得切削加工表面變質(zhì)層、白層和暗層厚度值。 對鎳基高溫合金FGH95和GH4169進(jìn)行高速銑削加工試驗(yàn),應(yīng)用《切削加工表面變質(zhì)層及白層圖像分析軟件V1.0》對切削表面的變質(zhì)層進(jìn)行分析,研究切削速度對FGH95和GH4169變質(zhì)層厚度、加工硬化率和硬化層深度的影響,以便進(jìn)行切削速度的優(yōu)選；同時結(jié)合有限元仿真結(jié)果,闡明FGH95和GH4169已加工表面的加工硬化率隨切削速度變化的原因。 對鎳基高溫合金FGH95和GH4169進(jìn)行高速銑削加工試驗(yàn),研究切削速度對FGH95和GH4169已加工表面白層厚度的影響規(guī)律,借助金屬切削有限元仿真軟件Advantage對鎳基高溫合金高速銑削過程進(jìn)行二維仿真,分別獲得白層和非白層區(qū)域的溫度、應(yīng)變和應(yīng)變率分布特征,將試驗(yàn)結(jié)果和有限元仿真結(jié)果相結(jié)合,揭示FGH95和GH4169切削表面白層形成的相變-塑性變形耦合作用機(jī)制,建立FGH95和GH4169白層形成條件的定量表征模型,以期對鎳基高溫合金白層的抑制提供理論指導(dǎo)。 本課題得到國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)(2009CB724401)的資助。
【關(guān)鍵詞】：鎳基高溫合金 表面完整性 白層 變質(zhì)層 加工硬化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG132.3;TG54
【目錄】：

• 摘要12-14
• Abstract14-16
• 第1章 緒論16-26
• 1.1 課題研究目的和研究意義16-17
• 1.2 課題研究背景和技術(shù)需求分析17-19
• 1.2.1 高速切削加工技術(shù)17
• 1.2.2 鎳基高溫合金簡介17-19
• 1.3 鎳基高溫合金切削加工表面完整性研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3.1 鎳基高溫合金切削加工表面白層的研究19-22
• 1.3.2 鎳基高溫合金切削加工表面加工硬化的研究22
• 1.3.3 鎳基高溫合金切削加工表面變質(zhì)層的研究22-23
• 1.4 存在問題23
• 1.5 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)23-26
• 第2章 鎳基高溫合金切削加工過程的有限元仿真26-52
• 2.1 AdvantEdge有限元仿真技術(shù)26-28
• 2.1.1 材料模型26-27
• 2.1.2 切屑分離準(zhǔn)則27
• 2.1.3 刀具工件摩擦系數(shù)27
• 2.1.4 自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)27-28
• 2.2 鎳基高溫合金切削加工過程的有限元建模28-29
• 2.2.1 切削加工試驗(yàn)28-29
• 2.2.2 幾何模型的建立29
• 2.2.3 仿真參數(shù)29
• 2.3 鎳基高溫合金加工過程有限元仿真結(jié)果29-36
• 2.3.1 鎳基高溫合金的溫度場29-32
• 2.3.2 鎳基高溫合金的應(yīng)變場32-34
• 2.3.3 鎳基高溫合金的應(yīng)變率場34-36
• 2.4 鎳基高溫合金加工表面峰值溫度場和形變場模型的建立36-48
• 2.4.1 鎳基高溫合金加工表面峰值溫度場模型的建立36-41
• 2.4.2 鎳基高溫合金加工表面峰值應(yīng)變場模型的建立41-45
• 2.4.3 鎳基高溫合金加工表面峰值應(yīng)變率場模型的建立45-48
• 2.5 小結(jié)48-52
• 第3章 切削加工表面變質(zhì)層及白層的圖像分析52-92
• 3.1 切削加工表面變質(zhì)層和白層概述52-57
• 3.1.1 切削加工表面變質(zhì)層52-54
• 3.1.2 切削加工表面白層54-57
• 3.2 變質(zhì)層及白層的圖像分析原理57-59
• 3.2.1 變質(zhì)層的圖像分析原理57-58
• 3.2.2 白層和暗層的圖像分析原理58-59
• 3.3 變質(zhì)層及白層的圖像分析技術(shù)59-72
• 3.3.1 變質(zhì)層厚度分析59-67
• 3.3.2 白層和暗層厚度分析67-72
• 3.4 變質(zhì)層及白層圖像分析的實(shí)現(xiàn)72-79
• 3.4.1 主界面73-74
• 3.4.2 預(yù)分析圖像的輸入與旋轉(zhuǎn)處理74-75
• 3.4.3 變質(zhì)層的厚度分析75-76
• 3.4.4 白層和暗層的厚度分析76-79
• 3.5 變質(zhì)層及白層圖像分析的應(yīng)用79-89
• 3.5.1 軟件的運(yùn)行環(huán)境及安裝79
• 3.5.2 軟件對預(yù)分析圖像的質(zhì)量要求79-89
• 3.6 小結(jié)89-92
• 第4章 鎳基高溫合金切削加工表面變質(zhì)層及加工硬化92-106
• 4.1 鎳基高溫合金切削加工表面變質(zhì)層92-97
• 4.1.1 變質(zhì)層試驗(yàn)92
• 4.1.2 切削力分析92-93
• 4.1.3 切削溫度分析93-94
• 4.1.4 變質(zhì)層的腐蝕與觀察94-96
• 4.1.5 變質(zhì)層試驗(yàn)結(jié)果及分析96-97
• 4.2 鎳基高溫合金切削加工表面加工硬化97-104
• 4.2.1 加工硬化的評價方法97-98
• 4.2.2 顯微硬度測量98-99
• 4.2.3 加工硬化試驗(yàn)99-101
• 4.2.4 加工硬化試驗(yàn)結(jié)果及分析101-104
• 4.3 小結(jié)104-106
• 第5章 鎳基高溫合金切削加工表面白層的研究106-122
• 5.1 鎳基高溫合金切削加工白層試驗(yàn)106-107
• 5.1.1 切削試驗(yàn)106
• 5.1.2 白層試樣的制備與觀察106-107
• 5.2 試驗(yàn)結(jié)果107-108
• 5.2.1 微觀組織107-108
• 5.2.2 切削速度對白層厚度的影響108
• 5.3 鎳基高溫合金白層形成機(jī)理108-116
• 5.3.1 白層區(qū)域的溫度分布108-110
• 5.3.2 白層區(qū)域的應(yīng)變分布110-113
• 5.3.3 FGH95白層形成機(jī)制113-114
• 5.3.4 GH4169白層形成機(jī)理114-116
• 5.4 高溫合金白層形成的定量表征116-120
• 5.4.1 FGH95層形成的定量表征116-118
• 5.4.2 GH4169層形成的定量表征118-120
• 5.5 小結(jié)120-122
• 第6章 結(jié)論與展望122-126
• 參考文獻(xiàn)126-136
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果136-138
• 致謝138-139
• 附件139

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：271934