本文關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)度鋼磨削表面變質(zhì)層研究

  更多相關(guān)文章： 超高強(qiáng)度鋼 表面變質(zhì)層 磨削力 磨削溫度 應(yīng)力場 塑性應(yīng)變場

【摘要】：超高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、硬度高、斷裂韌性高等特點(diǎn),主要用于航空和航天工業(yè)重要的結(jié)構(gòu)部件如飛機(jī)起落架、火箭發(fā)動機(jī)殼體。由于超高的強(qiáng)度和硬度,超高強(qiáng)度鋼磨削時會產(chǎn)生較大的磨削力和磨削熱,磨削力會造成金屬塑性變形,引起零件表層硬化和殘余壓應(yīng)力;磨削熱會使材料的表層組織軟化,并引起殘余拉應(yīng)力,溫度過高時工件表面甚至?xí)霈F(xiàn)燒傷和裂紋,從而影響構(gòu)件的疲勞壽命。本文以超高強(qiáng)度鋼AerMet100為研究對象,通過有限元仿真、磨削實(shí)驗(yàn)、測試分析等,對AerMet100磨削力、磨削溫度、應(yīng)力場、應(yīng)變場以及表面變質(zhì)層特征進(jìn)行研究。論文主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:1.首先基于磨削原理對單顆磨粒磨削過程和表征單顆磨粒磨削過程的磨削要素進(jìn)行了介紹,然后對磨削表面變質(zhì)層結(jié)構(gòu)和變質(zhì)層特征的形成進(jìn)行了分析,最后對磨削表層的塑性變形分析方法進(jìn)行了研究。2.通過有限元仿真計算分析,獲得了不同工藝參數(shù)下單顆磨粒切削過程中的磨削力、磨削溫度以及工件表層最高溫度沿深度方向的分布規(guī)律。基于砂輪表面磨粒概率統(tǒng)計方法,建立了相應(yīng)的磨削力預(yù)測模型。最后通過磨削測力測溫實(shí)驗(yàn)對仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:單顆磨粒磨削力隨工件速度和磨削深度的增加而增大,隨砂輪速度的增加而緩慢減小。CBN砂輪磨粒導(dǎo)熱性高,其磨削溫度均低于白剛玉磨粒磨削溫度。隨著工件速度和磨削深度的增大,工件表層高溫區(qū)域的影響深度增大;隨著砂輪速度的增大,工件表層最高溫度沿深度方向的下降速度增大,熱影響深度減小。3.通過有限元仿真計算分析,分析了單磨粒切削過程中磨削區(qū)的應(yīng)力場和應(yīng)變場特征,獲得了不同工藝參數(shù)水平下熱力耦合作用對工件表層等效應(yīng)力場和等效應(yīng)變場的影響規(guī)律。結(jié)果表明:等效應(yīng)力場、等效應(yīng)變場隨單顆磨粒切削強(qiáng)度的提高而增加。當(dāng)磨削熱引起的變形溫度未達(dá)到材料的軟化溫度時,高的應(yīng)變率和磨削力引起的大塑性應(yīng)變是等效應(yīng)力增大的主要原因。在同一加工參數(shù)水平下,CBN砂輪磨削變質(zhì)層塑性變形程度較白剛玉砂輪劇烈,其塑性應(yīng)變場變化更集中在磨削表層。4.基于磨削試驗(yàn),研究了溫度場和塑性應(yīng)變場對表面變質(zhì)層的影響規(guī)律,獲得磨削表面變質(zhì)層形成機(jī)理。結(jié)果表明:磨削表層受磨削熱影響較大,磨削次表層受磨削力塑性拉伸(或壓縮)的影響較大。對于白剛玉砂輪,磨削熱的溫升弱化作用占主導(dǎo),對于CBN砂輪,磨削力引起機(jī)械塑性變形的金屬強(qiáng)化作用占主導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：超高強(qiáng)度鋼 表面變質(zhì)層 磨削力 磨削溫度 應(yīng)力場 塑性應(yīng)變場
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11-14
• 1.2.1 超高強(qiáng)度鋼AerMet100研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 單顆磨粒切削（磨削）有限元仿真研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 課題來源及研究目標(biāo)14-15
• 1.3.1 課題來源14
• 1.3.2 研究目標(biāo)14-15
• 1.4 論文主要內(nèi)容內(nèi)容及章節(jié)安排15-18
• 第二章 磨削加工表面變質(zhì)層形成機(jī)制分析18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 磨削原理與磨削工藝過程18-23
• 2.2.1 磨削過程磨粒作用分析18-20
• 2.2.2 表征單顆磨粒磨削過程的磨削要素20-23
• 2.3 磨削表面變質(zhì)層概念及其形成機(jī)理分析23-26
• 2.3.1 磨削表面變質(zhì)層基本概念23-24
• 2.3.2 磨削表面變質(zhì)層梯度特征的形成機(jī)理24-26
• 2.4 磨削表層塑性變形分析方法26-31
• 2.4.1 Hasani塑性變形流線模型27-29
• 2.4.2 平面純剪切變形應(yīng)變計算29-30
• 2.4.3 仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的磨削表層塑性變形分析方法30-31
• 2.5 本章總結(jié)31-32
• 第三章 AerMet100磨削力和磨削溫度仿真與試驗(yàn)研究32-58
• 3.1 引言32
• 3.2 有限元數(shù)值分析32-34
• 3.2.1 有限元數(shù)值分析軟件32-33
• 3.2.2 有限元數(shù)值分析流程33-34
• 3.3 單顆磨粒切削有限元模型的建立34-40
• 3.3.1 磨粒模型34-35
• 3.3.2 AerMet100材料模型35-36
• 3.3.3 網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3.4 摩擦模型及切屑分離準(zhǔn)則37-38
• 3.3.5 邊界條件的定義38-39
• 3.3.6 模擬過程控制設(shè)置39-40
• 3.4 單顆磨粒有限元仿真過程與結(jié)果分析40-48
• 3.4.1 單顆磨粒切削仿真參數(shù)設(shè)計40
• 3.4.2 單顆磨粒磨削力分析40-42
• 3.4.3 磨削溫度場42-48
• 3.5 AerMet100磨削力與磨削溫度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-55
• 3.5.1 磨削力、磨削溫度測量實(shí)驗(yàn)48-50
• 3.5.2 磨粒磨削與砂輪磨削映射關(guān)系50-52
• 3.5.3 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析52-55
• 3.6 本章小結(jié)55-58
• 第四章 AerMet100磨削表層應(yīng)力場與塑性應(yīng)變場58-78
• 4.1 引言58
• 4.2 彈塑性應(yīng)力應(yīng)變理論基礎(chǔ)58-61
• 4.2.1 應(yīng)力分析58-60
• 4.2.2 應(yīng)變分析60-61
• 4.3 AerMet100磨削應(yīng)力場61-68
• 4.3.1 白剛玉砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)力場61-63
• 4.3.2 CBN砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)力場63-64
• 4.3.3 白剛玉砂輪和CBN砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)力場比較64-68
• 4.4 AerMet100磨削塑性應(yīng)變場68-73
• 4.4.1 白剛玉砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)變場68-71
• 4.4.2 CBN砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)變場71-72
• 4.4.3 白剛玉砂輪和CBN砂輪單顆磨粒切削等效應(yīng)變場比較72-73
• 4.5 塑性應(yīng)變場仿真與試驗(yàn)計算比較分析73-77
• 4.5.1 基于試驗(yàn)測試的等效應(yīng)變場計算73-75
• 4.5.2 單顆磨粒切削和砂輪磨削等效應(yīng)變場比較分析75-77
• 4.6 本章小結(jié)77-78
• 第五章 AerMet100磨削表面變質(zhì)層試驗(yàn)研究78-94
• 5.1 引言78
• 5.2 磨削工藝試驗(yàn)方案78-83
• 5.2.1 試驗(yàn)方案與試驗(yàn)過程78-80
• 5.2.2 表面變質(zhì)層測試與分析80-83
• 5.3 磨削表面變質(zhì)層形成機(jī)理分析83-92
• 5.3.1 溫度場與塑性應(yīng)變場對微觀組織的影響83-86
• 5.3.2 溫度場與塑性應(yīng)變場對加工硬化的影響86-89
• 5.3.3 溫度場與塑性應(yīng)變場對殘余應(yīng)力的影響89-92
• 5.4 本章小結(jié)92-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-96
• 6.1 總結(jié)94-95
• 6.2 展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文102-104
• 致謝104-105

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李建明;靳九成;李學(xué)謙;夏宗禹;;大型鐵路軸承表面變質(zhì)層研究[J];湖南大學(xué)學(xué)報;1989年03期

2 郭濤;王篤誠;;關(guān)于電火花線切割變質(zhì)層的研究[J];電子工藝技術(shù);1991年02期

3 仰書介;磨削變質(zhì)層狀態(tài)在線監(jiān)視儀[J];軸承;1992年03期

4 李崇豪，趙向東;陶瓷材料電加工后變質(zhì)層厚度的研究[J];江蘇理工大學(xué)學(xué)報;1996年04期

5 馬伏波;陳樹峰;;已加工表面變質(zhì)層的研究[J];煤礦機(jī)械;2013年06期

6 殷玲,劉忠,陳日曜;大理石拋光表面變質(zhì)層的研究[J];磨料磨具與磨削;1993年02期

7 田欣利,徐燕申,彭澤民,林彬;陶瓷磨削表面變質(zhì)層的產(chǎn)生機(jī)理[J];機(jī)械工程學(xué)報;2000年11期

8 田欣利,林允森,張紓,時小軍;高溫結(jié)構(gòu)陶瓷精密磨削塑性變質(zhì)層的物理模型[J];裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報;2002年01期

9 林述溫,曹瑞濤,莫開旺;軸承溝道磨削變質(zhì)層與磨削工藝參數(shù)關(guān)系的研究[J];機(jī)械工藝師;1997年01期

10 林述溫,莫開旺;軸承溝道磨削工藝參數(shù)對磨削變質(zhì)層的影響規(guī)律[J];磨床與磨削;1997年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鄭富強(qiáng);鄒丹;臧海天;;硬質(zhì)合金線切割加工變質(zhì)層的形成及對材料性能的影響[A];2009全國粉末冶金學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 張小亮;王兆希;施惠基;;電火花成型對試樣表面微觀力學(xué)性能的影響[A];第16屆全國疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會議會議程序冊[C];2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 何俊生;鈦合金薄壁窄槽電加工試驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

2 宋良杰;電火花線切割工藝參數(shù)對高碳馬氏體不銹鋼變質(zhì)層的影響[D];上海交通大學(xué);2015年

3 王婷;超高強(qiáng)度鋼磨削表面變質(zhì)層研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

4 楊永衡;淬硬模具鋼已加工表面變質(zhì)層的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2015年

5 王靜;Cr12MoV線切割電參數(shù)優(yōu)化及變質(zhì)層研究[D];華中科技大學(xué);2012年

，

本文編號：639439