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高温镍基合金Inconel718抗氧化腐蚀性好,能在较高的温度和应力条件下工作而广泛应用于航空航天、兵器等国防工业如汽轮机叶片、航天器材等。随着现代制造业的发展,飞机、核设施等大型设备对关键零部件如转子叶片要求愈来愈高,关键零件的切削过程分析和优化成为研究重点。Inconel718作为关键零件的主要组成材料,研究其切削加工性能就显得尤为重要。Inconel718材料由三部分组成:镍,铁和增强相(TiC和NbC等非金属夹杂物)。但由于增强相的存在,切削过程中刀具磨损剧烈,切削过程不稳定成为阻碍其实际应用的难题之一。因而研究其切削机理,降低刀具磨损显得尤其重要。论文以Inconel718为研究对象,建立Inconel718正交切削多尺度模型,针对切削过程中的切削力波动和和温度分布进行实验和仿真分析,以优化Inconel718切削性能;同时结合理论模型研究刀具后刀面磨损量,对实际加工提供参考作用。首先,基于Abaqus软件建立考虑切削刃圆角犁削的Inconel718匀质正交切削有限元模型,进行相应正交切削实验,通过测试和对比切削力、切屑的仿真值和实验值,验证模型的可靠性并给出误差范围,并分析切削参数对Inconel718切削过程的影响,在此基础上进一步分析了前刀面挤压和犁削效应。其次,基于上述Inconel718匀质正交切削有限元模型建立二维单颗粒夹杂Inconel718正交切削有限元模型,通过python编程在脆性颗粒内部生成粘结单元,建立镍基合金单脆性颗粒的裂纹萌生模型。基于单颗粒多尺度有限元模型研究颗粒大小,颗粒深度对切削力和颗粒自身裂纹萌生的影响。为了研究颗粒与基体的界面结合强度对切削过程和颗粒受力的影响,在abaqus软件下建立三维单颗粒夹杂Inconel718切削有限元模型,模型讨论了不同界面强度对Inconel718切削力和颗粒自身受力的影响。然后,通过Inconel718金相分析,获得Inconel718微观结构图片,运用matlab和python语言编程在abaqus软件内生成Inconel718微观结构,从微细观层面建立多颗粒夹杂Inconel718多尺度正交切削有限元模型。从切削力和刀具温度2个方面同Inconel718匀质切削模型和实验值比较,以验证多尺度有限元模型。基于多尺度模型仿真结果和刀具后刀面磨损理论研究,预测硬质合金刀具切削Inconel718后刀面磨损量。