【摘要】：水室封頭是核電核島蒸發(fā)器的關(guān)鍵零部件，其尺寸與重量比較大，水室封頭切削加工時(shí)，材料去除量非常大，制造周期長(zhǎng)，切削加工過程中背吃刀量和進(jìn)給量很大，導(dǎo)致刀具失效嚴(yán)重、使用壽命低。并且水室封頭材料為高強(qiáng)度低碳合金508Ⅲ鋼，塑性高、高溫力學(xué)性能好，切削刀具粘結(jié)失效尤為突出。 首先，進(jìn)行水室封頭材料切削加工性研究及刀具失效形式分析。在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行508Ⅲ鋼、2.25Cr-1Mo-0.25V鋼、42CrMo鋼和45鋼的切削實(shí)驗(yàn)；通過對(duì)比在相同切削條件下四種鋼材的切削力、切削溫度和刀具壽命，進(jìn)行水室封頭材料508Ⅲ鋼的切削加工性研究；并且對(duì)508Ⅲ鋼切削過程中刀具的失效形式進(jìn)行分析。 其次，進(jìn)行重型切削水室封頭材料刀具粘結(jié)失效機(jī)理分析。利用仿真軟件分別進(jìn)行508Ⅲ鋼的重型切削和普通切削過程仿真，對(duì)比分析仿真過程中的切削力和切削溫度；從材料學(xué)角度，采用SCS、WF和YT15三種硬質(zhì)合金材料進(jìn)行高溫力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析熱-力作用下硬質(zhì)合金的硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性和線膨脹特性，研究熱-力作用下硬質(zhì)合金刀具材料的力學(xué)特性；進(jìn)行水室封頭材料所用重型切削刀具的粘結(jié)失效機(jī)理研究，揭示刀-屑粘結(jié)實(shí)質(zhì)，從宏觀和微觀兩個(gè)方面分析刀具粘結(jié)失效機(jī)理。 然后，進(jìn)行粘結(jié)層元素?cái)U(kuò)散定量描述并建立刀-屑粘結(jié)判據(jù)。應(yīng)用菲克定律對(duì)刀-屑粘結(jié)過程進(jìn)行定量描述，建立工件材料元素向刀具材料擴(kuò)散的濃度模型；通過水室封頭材料與硬質(zhì)合金刀具材料的元素?cái)U(kuò)散實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證元素?cái)U(kuò)散濃度模型的有效性；提出刀具粘結(jié)失效判據(jù)，為預(yù)測(cè)刀具粘結(jié)失效提供判斷依據(jù)。 最后，進(jìn)行水室封頭切削加工工藝參數(shù)優(yōu)化，提出刀具粘結(jié)失效預(yù)防措施。通過切削參數(shù)對(duì)切削力、切削溫度和刀具壽命的影響分析，進(jìn)行重型切削參數(shù)的優(yōu)化；針對(duì)重型硬質(zhì)合金刀具切削水室封頭材料容易產(chǎn)生粘結(jié)失效的問題，進(jìn)行刀具材料優(yōu)選、刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并提出刀具的抗高溫措施，并對(duì)優(yōu)化后的重型切削刀片與傳統(tǒng)刀片的使用壽命進(jìn)行對(duì)比分析。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM623;TG71
【圖文】：

b) 水室封頭內(nèi)球面圖 1-1 水室封頭Fig.1-1 Water chamber heada) 水室封頭外球面國(guó)、德國(guó)、法國(guó)以及原蘇聯(lián)等國(guó)家曾對(duì)大型難加工材料零部件進(jìn)實(shí)驗(yàn)，開發(fā)出專用刀具及其切削技術(shù)，但國(guó)內(nèi)的刀具技術(shù)落后于家，并且重型切削刀具技術(shù)領(lǐng)域沒有得到足夠的重視，可選擇的重型切削刀具非常少。因此，進(jìn)行高效切削水室封頭加工刀具技術(shù)核電重大工程項(xiàng)目建設(shè)將具有重要現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。室封頭切削加工現(xiàn)狀前國(guó)內(nèi)雖然有少數(shù)企業(yè)能進(jìn)行核電站用核島蒸發(fā)器水室封頭的加技術(shù)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)水平。水室封頭是通過由 508Ⅲ鋼鍛工而成，切削加工方式主要有車削和銑削兩種，如圖 1-2 所示，球面和外球面支管以下的部分是通過在 6 米大型立式車床上進(jìn)行，外球面的復(fù)雜曲面及支管部分是在鏜銑床上進(jìn)行重型銑削加工

圖 1-2 水室封頭重型切削Fig.1-2 Heavy-duty cutting of water chamber heada) 水室封頭重型車削 b) 水室封頭重型銑削中國(guó)一重的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，水室封頭加工用的重型切削刀片如圖3a)是傳統(tǒng)焊接式硬質(zhì)合金重型車削刀片，刀片切削刃長(zhǎng) 40m切削刃，刀片主體為高速鋼，切削部分為硬質(zhì)合金，沒有涂被廣泛應(yīng)用于重型車削粗加工過程中，但是在大型難加工材片失效非常嚴(yán)重，刀具壽命低。圖 1-3b)是重型銑削刀片，公司的重型仿形銑刀片，刀片直徑為 16mm，主要進(jìn)行水室面的仿形銑削和支管內(nèi)外徑的加工，此刀片采用 PVD 涂層減小磨損和熱沖擊對(duì)刀片壽命的影響。在水室封頭重型車削失效很嚴(yán)重，圖 1-3c)為焊接式硬質(zhì)合金刀片的粘結(jié)失效。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 程耀楠;韓禹;盧真真;關(guān)睿;劉利;;高效加工技術(shù)及其在重型切削中的應(yīng)用[J];工具技術(shù);2015年10期

2 程耀楠;韓禹;盧真真;劉利;劉亦智;;水室封頭高效加工層切銑刀優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期

本文編號(hào)：2736717