水室封头是核岛核电站蒸汽发生器的重要零件,其材料508Ⅲ钢作为难加工材料具有很高的强度,水室封头毛坯为整体锻造件,锻造后的表面存在锻造缺陷,使得刀具承受随机的冲击与振动,加工水室封头材料刀具硬质合金属于脆性材料,因此在实际加工生产中刀具破损情况较为严重。其破损方式主要为脆性破损和疲劳破损,具体表现为崩刃、疲劳破损、冲击断裂等,严重影响了加工效率,缩短了刀具寿命。针对以上问题,进行铣削高强度钢硬质合金刀具破损研究。首先,分别从能量转化、硬质合金材料断裂时晶粒特点以及硬质合金刀片裂纹扩展方面对硬质合金材料断裂过程进行理论分析;建立刀具冲击断裂临界条件模型,分析切削用量对冲击载荷的影响,为判断刀具冲击断裂情况、确定工艺参数范围提供理论支持;建立刀具疲劳破损寿命理论模型,为建立刀具疲劳破损可靠性、预测刀具寿命提供理论依据与技术支持。其次,进行水室封头材料硬质合金刀片铣削破损实验,探究刀具破损寿命及破损机理,分析不同切削参数对硬质合金刀片破损影响规律,并对比不同刀片铣削寿命,为优选合适的铣削参数、刀片槽型、涂层材料等提供参考;进行硬质合金高温拉伸实验以及硬质合金弯曲实验,测定硬质合金刀具材料参数,为确定冲击断裂载荷极限以及刀具破损寿命理论模型提供依据。再次,进行硬质合金刀具铣削过程仿真分析,探讨铣削过程中切削力和切削热分布情况以及变化趋势。进行铣削508Ⅲ钢实验,对不同切削速度下切削力和切削热的仿真值与实验值进行对比,验证铣削仿真模型的可靠性与有效性;进行硬质合金刀片应力应变以及疲劳寿命有限元仿真分析,获得刀片应力应变场分布规律,并探析疲劳安全系数分布情况。最后,建立硬质合金刀片疲劳破损寿命可靠性模型,运用Monte-Carlo方法对硬质合金刀片疲劳破损寿命可靠性进行验证,为预测刀具破损寿命提供理论支持;基于疲劳破损以及冲击断裂的研究,优选硬质合金刀具铣削高强度钢最佳工艺参数,为高效铣削高强度钢提供技术支持。