本文關(guān)鍵詞：高速切削高溫合金GH4169表面殘余應(yīng)力研究

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【摘要】：鎳基高溫合金GH4169作為一種最具代表性的高溫合金材料,因其具有良好的抗疲勞、抗蠕變、抗氧化、耐腐蝕性能,被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。然而鎳基高溫合金又是一種典型的難加工材料,切削過(guò)程中存在切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。高速切削技術(shù)因具有諸多優(yōu)點(diǎn)而成為解決鎳基高溫合金等難加工材料切削加工的主要途徑之一。已加工表面的殘余應(yīng)力容易導(dǎo)致工件產(chǎn)生變形和表面裂紋的萌生,影響工件的表面加工質(zhì)量,進(jìn)而影響工件的機(jī)械性能和疲勞壽命。因此,本文以GH4169為研究對(duì)象,運(yùn)用有限元方法和實(shí)驗(yàn)法對(duì)其高速切削加工表面殘余應(yīng)力的分布規(guī)律進(jìn)行研究。首先,利用有限元軟件ABAQUS模擬了高速切削GH4169的切削過(guò)程,對(duì)鋸齒形切屑和已加工表面殘余應(yīng)力的形成過(guò)程進(jìn)行了模擬仿真,運(yùn)用單因素法研究了切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)對(duì)已加工表面殘余應(yīng)力大小和分布的影響規(guī)律。其次,建立了三維銑削有限元模型,利用正交實(shí)驗(yàn)法選用三因素四水平正交表研究了高速銑削GH4169時(shí),銑削速度、背吃刀量和每齒進(jìn)給量對(duì)工件表面殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,運(yùn)用極差與方差分析法對(duì)其進(jìn)行分析,得到各因素對(duì)殘余應(yīng)力影響的顯著性。研究指出:在高速銑削鎳基高溫合金GH4169時(shí)選取較高的銑削速度,較小的背吃刀量和每齒進(jìn)給量,有助于獲得較好的表面殘余應(yīng)力狀態(tài)。最后,對(duì)GH4169進(jìn)行了高速銑削實(shí)驗(yàn),用鉆孔法測(cè)得工件表面的殘余應(yīng)力并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,分析了仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因,從而驗(yàn)證有限元仿真模型的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：高速切削 鎳基高溫合金 表面殘余應(yīng)力 有限元
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG506.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 高速切削加工技術(shù)11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題12-14
• 1.3.1 高溫合金高速切削技術(shù)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 存在問(wèn)題14
• 1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 高速切削有限元理論及建模16-30
• 2.1 有限元法的基本思想、分析步驟及軟件選擇16-18
• 2.1.1 基本思想16-17
• 2.1.2 分析步驟17-18
• 2.1.3 有限元軟件選擇18
• 2.2 二維直角切削有限元仿真建模18-29
• 2.2.1 幾何模型的建立18-22
• 2.2.2 網(wǎng)格劃分22-23
• 2.2.3 材料本構(gòu)模型23-26
• 2.2.4 接觸摩擦模型26-27
• 2.2.5 切屑分離準(zhǔn)則27-28
• 2.2.6 熱傳導(dǎo)模型28-29
• 2.2.7 邊界條件設(shè)定29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 高速切削殘余應(yīng)力有限元模擬30-48
• 3.1 殘余應(yīng)力概述30-33
• 3.1.1 殘余應(yīng)力的定義及分類30-31
• 3.1.2 殘余應(yīng)力的形成機(jī)理及原因31-33
• 3.2 殘余應(yīng)力有限元仿真過(guò)程33-35
• 3.3 二維直角切削有限元仿真分析35-42
• 3.3.1 鋸齒形切屑形成過(guò)程分析35-38
• 3.3.2 加工表面殘余應(yīng)力獲得與提取過(guò)程分析38-42
• 3.4 加工參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的影響規(guī)律分析42-47
• 3.4.1 切削速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響43-44
• 3.4.2 背吃刀量對(duì)殘余應(yīng)力的影響44-45
• 3.4.3 刀具前角對(duì)殘余應(yīng)力的影響45
• 3.4.4 刀具后角對(duì)殘余應(yīng)力的影響45-46
• 3.4.5 刀尖圓弧半徑對(duì)殘余應(yīng)力的影響46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 高速銑削有限元模擬仿真48-64
• 4.1 高速銑削有限元仿真模型的建立48-50
• 4.1.1 有限元幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分48-49
• 4.1.2 邊界條件的設(shè)定49-50
• 4.2 高速銑削有限元仿真過(guò)程分析50-55
• 4.2.1 有限元高速銑削過(guò)程50-54
• 4.2.2 工件表面殘余應(yīng)力提取54-55
• 4.3 高速銑削GH4169表面殘余應(yīng)力的仿真研究55-63
• 4.3.1 正交仿真方案55-56
• 4.3.2 仿真結(jié)果記錄56-57
• 4.3.3 正交仿真極差分析57-59
• 4.3.4 正交仿真方差分析59-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 高速銑削GH4169表面殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)研究64-72
• 5.1 實(shí)驗(yàn)條件64-65
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方案65-66
• 5.3 加工表面殘余應(yīng)力的測(cè)量66-68
• 5.3.1 殘余應(yīng)力測(cè)試方法的選擇66-67
• 5.3.2 鉆孔法測(cè)量表面殘余應(yīng)力步驟67-68
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的比較與分析68-71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果78-79
• 致謝79-80
• 作者簡(jiǎn)介80

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本文編號(hào)：667371