GH4169高温合金超声辅助磨削仿真与试验研究

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GH4169高温合金在高温环境下能够保持优良的强度和稳定性,目前在航空航天、化工能源、核能等关键领域得到了广泛应用。但高温合金的难加工性一定程度限制了其发展,解决GH4169高温合金加工过程中切削力大、刀具磨损严重和加工温度高等问题,对优化高温合金加工工艺,得到高质量零件以及提高材料加工效率具有较高的实际应用价值。超声辅助磨削在降低磨削力、减少刀具磨损、提高去除率及改善表面光洁度等方面均有效果,因此,超声辅助磨削技术在加工高温合金领域有应用前景。但目前针对超声辅助磨削高温合金的研究尚不全面,应用效果有待验证。基于以上问题,本研究针对GH4169高温合金难加工性,通过超声辅助磨削的加工方式,研究超声辅助磨削工艺参数对磨削力、砂轮磨损以及磨削表面质量的影响规律,并采用动力学仿真与加工试验相结合的方法建立磨削表面形貌以及粗糙度预测模型,主要研究内容包括:通过改变主轴转速、进给速度、磨削深度分析GH4169高温合金超声辅助磨削的磨削力、磨削力比,以普通磨削为对照,研究不同工艺参数下超声振动的引入对磨削力以及材料去除形式的影响,同时研究了随着材料去除量的增加磨削力的变化趋势;为了研究超声振动对砂轮磨损机制的影响,开展了超声辅助磨削GH4169高温合金砂轮磨损研究,采用间接法对比两种加工方式下砂轮磨损量,观测磨粒磨损形式,得出了超声振动对砂轮磨损行为的影响规律;砂轮磨损直接决定磨削表面加工质量,对不同工艺参数下的表面形貌以及表面粗糙度进行观测,分析主轴转速、磨削深度、进给速度及振幅对超声辅助磨削表面加工质量的影响规律;深入分析超声辅助磨削形貌形成机理,开展了超声辅助磨削形貌仿真研究,求解磨粒的超声切削轨迹,通过matlab软件构建了磨粒与材料的切削几何模型,生成材料磨削加工的三维模型。结合试验验证超声辅助磨削表面形貌以及粗糙度预测模型的准确性,通过改变预测模型的主轴转速、进给速度、超声振幅和超声频率等工艺参数进行了超声辅助磨削高温合金的仿真分析,该模型为研究超声磨削表面质量提供了一种新的方法,为探索GH4169高温合金超声辅助磨削的高质量加工工艺参数优化提供理论依据。
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