新型高温钛合金Ti750切削性能研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:orc2008
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对新材料加工技术和加工机理的研究是推广新材料应用的重要基础。钛合金材料具有高强度、高耐热、高耐腐蚀等优越性能,在航空、医疗、化工等领域有着广泛应用。由于塑性和导热性较差,易产生加工硬化,因此钛合金的切削加工性较差。在金属切削加工研究领域,刀具磨损快、加工表面质量差已经成为钛合金的标签。经过人们长期的探索研究,钛合金的切削加工技术已取得阶段性的成果。但随着材料技术的发展,出现了更多性能特殊的新型钛合金,给切削加工带来了新的困难与挑战。为此,本课题的研究工作围绕新型高温钛合金材料Ti750的切削加工性而展开。论文的主要研究工作如下:(1)通过有限元仿真和实验研究,分析了切削用量三要素(v、f、ap)对切削力的影响规律,其表现为切削力随着切削速度的上升而先增大后减小,随进给量、背吃刀量上升而增大;通过正交实验分析了切削用量三要素对切削力影响的主次顺序,依次为背吃刀量、进给量、切削速度,根据实验数据推导出Ti750的切削力预测经验模型。(2)通过有限元仿真和实验研究,分析了切削三要素(v、f、ap)对切削温度的影响规律,其表现为切削温度随着切削三要素(v、f、ap)的上升而增大,通过正交实验分析了切削用量三要素对切削温度影响的主次顺序,依次为切削速度、进给量、背吃刀量,并根据实验数据推导出Ti750的切削温度预测经验模型。(3)通过理论分析和单因素实验法探究了切削三要素(v、f、ap)对切屑变形、加工表面形貌和粗糙度的影响。研究表明,Ti750的切屑为挤裂切屑,随切削速度上升,切屑的锯齿化程度减轻,工件表面粗糙度减小、表面形貌越规整;随进给量、背吃刀量上升,切屑的锯齿化程度明显,工件表面粗糙度增大、表面形貌变差。(4)通过实验对比研究了刀具磨损区域的表面形貌、微观组织和元素成分,对四种刀具切削Ti750材料的磨损类型进行分析。规定本实验的刀具失效磨损量,使用光学显微镜测量TS2000和TH1000刀具在各阶段的前后刀面磨损量,对比两刀具切削Ti750钛合金的刀具耐用度,发现TS2000磨损量最小,耐用度更高。(5)切削实验表明,Ti750因其导热性差、加工硬化严重,切削过程需要使用合适的刀具和切削液方可顺利进行。通过不同材质刀具的对比,得出相同条件下山高TS2000的切削力最小、切削温度最低,刀具磨损最少,刀具耐用度最好,同时切屑的锯齿化程度最低,加工表面形貌最佳,粗糙度数值小。通过四种切削液的对比,得出相同条件下使用全乳化切削液时,切削力最小,切屑形貌最佳、锯齿化程度最低,加工表面形貌最佳、粗糙度最低。本课题通过对新型高温钛合金Ti750切削加工性的研究,为该材料的切削加工提供了较优切削参数的预测方式,分析出较优刀具和切削液的选择,进一步丰富了钛合金材料的应用与研究基础,对新型高温钛合金的切削加工机理研究及切削加工工艺的探索具有一定的理论意义与工程应用价值。
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