高速铣削表面的干滑动摩擦损伤行为研究

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淬硬钢 Cr12MoV具有好的耐磨性,广泛应用于汽车模具等行业。目前高速铣削已经成为淬硬钢模具的主流加工技术,其形成的已加工表面的纹理方向、残留高度、分布状态对模具表面在使用过程中的摩擦磨损性能有重要影响。并且由于加工过程中表层材料较基体材料的组织形态发生了变化,以及原始损伤的存在,表面摩擦磨损性能变化规律比较复杂。在淬硬钢模具的使用过程中,板料和模具表面之间的摩擦形式主要为干滑动摩擦。为此,本文针对淬硬钢 Cr12MoV铣削加工表面的干滑动摩擦损伤行为开展研究,力求阐明铣削参数-表面纹理-表面摩擦损伤行为三者之间的内在联系,提出能够保证表面磨损性能的高速铣削工艺控制方法,对于保证汽车模具加工表面质量,提高表面耐磨性能和使用寿命有着重要的理论价值和实际意义。  依据淬硬钢模具表面的实际加工工艺参数条件,探究了其微观纹理的生成机制,建立了表面微单元的特征参数解析模型;基于摩擦磨损的相关基础理论,探讨了影响干摩擦磨损损伤的主要因素,为分析表面纹理的干滑动摩擦磨损损伤行为提供了理论依据。  在所建立的已加工表面纹理模型基础上,借助数值模拟软件 Deform-3D,对高速铣削表面的干滑动摩擦磨损损伤进行了有限元仿真,获得了其表面应力场、温度场、损伤场的分布规律,结合铣削加工工艺参数分析了损伤的原因。  通过已加工表面形成的高速铣削试验,获得了不同的表面纹理形貌,分析了铣削加工工艺参数对表面形貌几何特征及表面变质层的影响;利用已形成的表面纹理样件进行了摩擦磨损试验,借助扫描电镜观测样件表面,对比分析摩擦磨损前后纹理形貌,获得了表面摩擦磨损的变化规律。  最后,凭借试验数据和试验结果,基于响应曲面法,建立了工艺参数、纹理方向及磨损深度的映射模型,探讨了铣削加工工艺参数和表面纹理的变化对干滑动摩擦损伤行为的影响规律。
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