【摘 要】
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低温铣削因其显著提升已加工表面质量、延长刀具寿命以及绿色无污染等优异性能,已成为钛合金、高强度钢、复合材料等难加工材料清洁高效加工的主要技术途径之一。然而,由于缺少材料低温力学性能及其演变规律的基础数据,现有针对难加工材料低温切削机理的解释和工艺研究仍缺乏充分的理论依据与数据支撑。为此,本文以TC4、TC17钛合金为研究对象,通过开展低温冲击与低温拉伸试验,并结合低温铣削试验,在揭示材料低温力学性
【基金项目】
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国家重点研发计划课题“低温干式铣削机理与低温功能部件设计理论与方法”(2018YFB2002202);
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低温铣削因其显著提升已加工表面质量、延长刀具寿命以及绿色无污染等优异性能,已成为钛合金、高强度钢、复合材料等难加工材料清洁高效加工的主要技术途径之一。然而,由于缺少材料低温力学性能及其演变规律的基础数据,现有针对难加工材料低温切削机理的解释和工艺研究仍缺乏充分的理论依据与数据支撑。为此,本文以TC4、TC17钛合金为研究对象,通过开展低温冲击与低温拉伸试验,并结合低温铣削试验,在揭示材料低温力学性能及其演变规律的基础上,从切削力、切削温度、刀具磨损、表面质量等方面探讨了材料低温特性对切削过程的作用机制,从而为钛合金材料零件的低温加工提供理论与数据支撑。本文的主要研究工作如下:(1)在20~-196℃温度范围内,对TC4、TC17钛合金进行低温冲击试验,研究分析了温度对TC4、TC17钛合金的冲击韧性和断口形貌的作用机制,探讨了钛合金材料的冲击性能随温度的演变规律。(2)在20~-196℃温度范围内,对TC4、TC17钛合金进行低温拉伸试验,研究分析了TC4、TC17钛合金的应力-应变特性和强度随温度的变化规律,进而通过断口形貌分析,探讨了钛合金材料的低温拉伸断裂机制。(3)基于材料的低温力学性能分析,进行了TC17钛合金低温铣削试验,研究了切削参数、射流温度(20~-196℃)等对切削力、切削温度的影响;并通过刀具磨损试验,分析了液氮冷却条件下的硬质合金刀具磨损机理。(4)进行了TC17钛合金低温铣削加工表面质量研究,重点分析了切削速度和射流温度对TC17钛合金已加工表面粗糙度、显微硬度、表层金相组织等的影响规律,为钛合金低温铣削表面质量控制提供了基础数据支撑。
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