本文關鍵詞：高速切削高溫合金GH4169表面殘余應力研究

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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,被廣泛應用于航空航天領域。然而鎳基高溫合金又是一種典型的難加工材料,切削過程中存在切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴重等問題。高速切削技術因具有諸多優(yōu)點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力容易導致工件產(chǎn)生變形和表面裂紋的萌生,影響工件的表面加工質(zhì)量,進而影響工件的機械性能和疲勞壽命。因此,本文以GH4169為研究對象,運用有限元方法和實驗法對其高速切削加工表面殘余應力的分布規(guī)律進行研究。首先,利用有限元軟件ABAQUS模擬了高速切削GH4169的切削過程,對鋸齒形切屑和已加工表面殘余應力的形成過程進行了模擬仿真,運用單因素法研究了切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)對已加工表面殘余應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,利用正交實驗法選用三因素四水平正交表研究了高速銑削GH4169時,銑削速度、背吃刀量和每齒進給量對工件表面殘余應力的影響規(guī)律,運用極差與方差分析法對其進行分析,得到各因素對殘余應力影響的顯著性。研究指出:在高速銑削鎳基高溫合金GH4169時選取較高的銑削速度,較小的背吃刀量和每齒進給量,有助于獲得較好的表面殘余應力狀態(tài)。最后,對GH4169進行了高速銑削實驗,用鉆孔法測得工件表面的殘余應力并與仿真結(jié)果進行對照,分析了仿真結(jié)果與實驗結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因,從而驗證有限元仿真模型的準確性。
【關鍵詞】：高速切削 鎳基高溫合金 表面殘余應力 有限元
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題12-14
• 1.3.1 高溫合金高速切削技術研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 存在問題14
• 1.4 本課題主要研究內(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 切屑分離準則27-28
• 2.2.6 熱傳導模型28-29
• 2.2.7 邊界條件設定29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 高速切削殘余應力有限元模擬30-48
• 3.1 殘余應力概述30-33
• 3.1.1 殘余應力的定義及分類30-31
• 3.1.2 殘余應力的形成機理及原因31-33
• 3.2 殘余應力有限元仿真過程33-35
• 3.3 二維直角切削有限元仿真分析35-42
• 3.3.1 鋸齒形切屑形成過程分析35-38
• 3.3.2 加工表面殘余應力獲得與提取過程分析38-42
• 3.4 加工參數(shù)對殘余應力的影響規(guī)律分析42-47
• 3.4.1 切削速度對殘余應力的影響43-44
• 3.4.2 背吃刀量對殘余應力的影響44-45
• 3.4.3 刀具前角對殘余應力的影響45
• 3.4.4 刀具后角對殘余應力的影響45-46
• 3.4.5 刀尖圓弧半徑對殘余應力的影響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 邊界條件的設定49-50
• 4.2 高速銑削有限元仿真過程分析50-55
• 4.2.1 有限元高速銑削過程50-54
• 4.2.2 工件表面殘余應力提取54-55
• 4.3 高速銑削GH4169表面殘余應力的仿真研究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表面殘余應力實驗研究64-72
• 5.1 實驗條件64-65
• 5.2 實驗方案65-66
• 5.3 加工表面殘余應力的測量66-68
• 5.3.1 殘余應力測試方法的選擇66-67
• 5.3.2 鉆孔法測量表面殘余應力步驟67-68
• 5.4 實驗結(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74-78
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果78-79
• 致謝79-80
• 作者簡介80

【參考文獻】

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本文編號：667371