本文關(guān)鍵詞：鈦基復(fù)合材料高速磨削加工性研究

  更多相關(guān)文章： 鈦基復(fù)合材料 高速磨削 磨削力 磨削溫度 材料去除機(jī)理

【摘要】：鈦基復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗蠕變性能和抗疲勞性能、以及優(yōu)異的高溫性能和耐腐蝕性能等優(yōu)勢(shì),在航空航天領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。但是,鈦基復(fù)合材料屬于典型的難加工材料,采用普通切削方法存在加工效率低、工具壽命短、質(zhì)量穩(wěn)定性差的問(wèn)題。因此,發(fā)展磨削加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)鈦基復(fù)合材料高效精密加工的迫切需求。本文提出開(kāi)展鈦基復(fù)合材料高速磨削加工性研究,通過(guò)陶瓷CBN砂輪與電鍍CBN砂輪高速磨削(Ti Cp+Ti Bw)/Ti-6Al-4V鈦基復(fù)合材料對(duì)比試驗(yàn),從磨削力與力比、磨削溫度與熱分配、加工表面形貌與損傷三方面揭示鈦基復(fù)合材料磨削加工困難的原因,分析材料去除行為。項(xiàng)目研究成果對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈦基復(fù)合材料的高效精密加工具有重要理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。完成的主要工作及取得的成果如下:(1)研究了CBN砂輪種類(lèi)和工藝參數(shù)對(duì)鈦基復(fù)合材料高速磨削力與力比的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),同等條件下,鈦基復(fù)合材料的磨削力與Ti-6Al-4V鈦合金相近。鈦基復(fù)合材料的磨削力總體上隨著工件進(jìn)給速度及切深增大呈上升趨勢(shì),隨砂輪線速度增大而下降。磨削力比的變化范圍為3.47~4.49。(2)研究了鈦基復(fù)合材料高速磨削溫度與熱傳遞規(guī)律。結(jié)果顯示,磨削溫度高是鈦基復(fù)合材料比Ti-6Al-4V鈦合金更難加工的重要原因;單層電鍍CBN砂輪高速磨削鈦基復(fù)材的綜合性能優(yōu)于陶瓷CBN砂輪。隨著砂輪線速度、工件進(jìn)給速度以及切深增大,陶瓷CBN砂輪與電鍍CBN砂輪的磨削溫度都呈上升趨勢(shì),但陶瓷CBN砂輪的磨削溫度更高。在此基礎(chǔ)上,以控制磨削溫度為目標(biāo),提出了優(yōu)化的磨削參數(shù)。同時(shí),對(duì)磨削溫度進(jìn)行了模擬分析,當(dāng)材料去除率低于1.75mm3/(mm·s)時(shí),由三角形分布熱源模擬的磨削溫度更接近實(shí)測(cè)值;反之,由均勻分布熱源模擬的磨削溫度更接近實(shí)測(cè)值。(3)研究了鈦基復(fù)合材料高速磨削加工表面形貌特征及亞表面損傷行為。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),高速磨削鈦基復(fù)合材料表面的主要缺陷包括增強(qiáng)顆粒拔出、破碎而形成的孔洞,以及鈦合金基材表面的涂覆、溝槽和微裂紋等。同時(shí),探明了磨削參數(shù)對(duì)亞表面損傷層深度和切屑形貌特征的影響規(guī)律。采用優(yōu)化的磨削工藝實(shí)現(xiàn)了鈦合金基材與硬脆增強(qiáng)相的去除,控制了磨削表層/亞表層損傷。
【關(guān)鍵詞】：鈦基復(fù)合材料 高速磨削 磨削力 磨削溫度 材料去除機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 鈦基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2 鈦基復(fù)合材料切削/磨削技術(shù)現(xiàn)狀及問(wèn)題15-18
• 1.2.1 鈦基復(fù)合材料切削加工現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 鈦基復(fù)合材料磨削加工現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 難加工材料高速磨削研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本課題的研究思路與擬開(kāi)展的主要工作18-20
• 第二章 鈦基復(fù)合材料高速磨削力與力比研究20-30
• 2.1 試驗(yàn)材料及性能20-21
• 2.2 磨削試驗(yàn)設(shè)備及條件21-24
• 2.2.1 磨床21
• 2.2.2 CBN砂輪21-22
• 2.2.3 磨削過(guò)程參量測(cè)量系統(tǒng)22-24
• 2.3 鈦基復(fù)合材料和鈦合金磨削力對(duì)比分析24-25
• 2.4 磨削用量對(duì)磨削力和力比的影響規(guī)律25-29
• 2.4.1 砂輪線速度對(duì)磨削力和力比的影響規(guī)律25-26
• 2.4.2 工件進(jìn)給速度對(duì)磨削力和力比的影響26-27
• 2.4.3 切深對(duì)磨削力和力比的影響27-28
• 2.4.4 工藝參數(shù)對(duì)磨削力和力比影響的原因分析28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 鈦基復(fù)合材料高速磨削溫度與熱傳遞研究30-42
• 3.1 磨削溫度測(cè)量方法30-31
• 3.2 鈦基復(fù)合材料和鈦合金磨削溫度對(duì)比分析31-32
• 3.3 磨削用量對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律32-34
• 3.3.1 砂輪線速度對(duì)磨削溫度的影響32
• 3.3.2 工件進(jìn)給速度對(duì)磨削溫度的影響32-33
• 3.3.3 切深對(duì)磨削溫度的影響33-34
• 3.3.4 工藝參數(shù)對(duì)磨削溫度影響的原因分析34
• 3.4 單顆磨粒最大未變形切厚與磨削比能的關(guān)系34-35
• 3.5 鈦基復(fù)合材料磨削熱傳遞分析35-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 鈦基復(fù)合材料高速磨削表面與損傷研究42-58
• 4.1 鈦基復(fù)合材料高速磨削表面形貌特征及材料去除形式研究42-50
• 4.1.1 鈦基復(fù)合材料高速磨削表面形貌特征42-44
• 4.1.2 鈦基復(fù)合材料的磨削去除形式44-50
• 4.2 砂輪類(lèi)別和磨削用量對(duì)鈦基復(fù)合材料磨削加工表面特征與損傷研究50-55
• 4.2.1 砂輪類(lèi)別和磨削用量對(duì)鈦基復(fù)合材料加工表面形貌的影響50-53
• 4.2.2 磨削用量對(duì)鈦基復(fù)合材料表層/亞表層損傷的影響53-55
• 4.3 磨削用量對(duì)切屑形貌的影響55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58
• 5.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65-66
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

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本文編號(hào)：810984