隨著科學技術的不斷進步尤其是航空航天領域的技術的高速發(fā)展,對材料結構性能的要求越來越高,越來越多的新材料在工業(yè)生產和航空航天等國防領域得到了應用。這些新材料普遍具有優(yōu)越的物理和機械性能,這使得它們很難加工,在機械制造領域稱之為難加工材料,鈦合金便是其中一種典型的難加工材料。鈦合金構件被廣泛地應用在航空航天領域中,這些鈦合金構件在切削加工過程中存在切削力大、切削溫度高等特點。絕熱剪切是鈦合金加工中高速變形過程中主要的失效形式之一,絕熱剪切出現(xiàn)的同時還會伴隨絕熱剪切帶,而絕熱剪切帶是大塑性變形導致的,會讓材料的金相分布不均勻,進而讓材料承載能力下降。在鈦合金加工過程中的絕熱剪切現(xiàn)象會導致加工表面質量降低,影響產品的疲勞壽命。所以對鈦合金加工過程中絕熱剪切的研究具有非常重要的理論價值和實際應用價值。本文以三種不同金相組織的鈦合金材料（TA7:α鈦合金、TB6:β鈦合金、TC4:α+β鈦合金）為研究對象,通過理論分析和實驗觀測,對不同切削速度下不同鈦合金材料切削力和鋸齒形切屑的形成機理進行研究,設計了一款可以自由換刀的三向測力刀架并用它對三種鈦合金薄壁圓筒式樣做正交切削實驗,測量了三種鈦合金不... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋸齒形切屑微觀圖像

嵐樗孀挪牧閑閱艿南陸擔??躍?燃羥寫?氬牧鮮?в忻芮泄叵怠Ｋ?以，絕熱剪切成為高速變形過程中主要的失效形式之一。在鈦合金加工過程中的絕熱剪切現(xiàn)象會導致加工表面質量降低，是有害的[9]。為了提高工件產品質量和了解切削過程中絕熱剪切這一現(xiàn)象，首要任務就是要研究切削過程中的切削力、用微觀觀察的方法研究絕熱剪切帶內的塑性變形、金相組織的發(fā)展變化等一些涉及力學原理以及絕熱剪切形成機理方面的問題，所以難加工合金切削過程中的絕熱剪切塑性變形研究十分重要。1.2國內外研究現(xiàn)狀圖1-1鋸齒形切屑微觀圖像圖1-2TC4絕熱剪切帶微觀圖像[14]絕熱剪切是材料的一種局部的塑性變形變化，這種變化廣泛地存在在切削、銑削等常用加工過程中。由于高速切削的應用越來越多，對材料的切削速度也是越來越快，所以材料發(fā)生變形的時間非常短，這短時間內產生的熱量來不及揮發(fā)出去，類似于一個絕熱過程，所以把這一過程稱為絕熱剪切。大量的形變高度集中在一個小變形區(qū)域，變形過程中所產生的熱量引起絕熱溫升，局部化變形以正反饋的方式發(fā)展[10]。絕熱剪切的出現(xiàn)必定會產生絕熱剪切帶，這是因為材料的應變高度集中在了一個很小范圍內，這個很小的范圍也就是絕熱剪切帶，他會使材料的力學性能不均勻，承載能力也會下降。切屑內絕熱剪切帶的形態(tài)大致可以分為兩種，根據(jù)其金相組織是否改變，將其分為兩類:(1)形變帶(2)相變帶[11]。形變帶是材料在第一變形區(qū)發(fā)生集中形變后的組織，相變帶反映了工件發(fā)生劇烈的絕熱剪切的形變過程，試樣在侵蝕后呈現(xiàn)白亮色，與基體有明顯區(qū)別，其中發(fā)生了相變。從物理學的角度來看，絕熱剪切帶內的溫度是經歷過劇烈變化的，而且這個變化時間很短，且這個熱量并不能很及時的揮發(fā)出去，其劇烈變化也可以表示?

第二章研究方案設計7(4)粘刀現(xiàn)象嚴重。在化學方面鈦對道具上的大部分金屬材料都有較強的親和性，所以在高溫高壓的加工環(huán)境下，刀具易形成黏結磨損。2.2刀具選擇從鈦合金難加工的特點分析以及以上對鈦合金的性質來看，加工鈦合金的刀具材料必須具備以下性能[31]：(1)高硬度。鈦合金的硬度很高，為了防止刀具崩壞，硬度要大于鈦合金。(2)較大的強度。在加工時，刀具會受到較大的切削力，故需要一定的強度和韌性來抵抗。(3)高耐磨性。鈦合金具有較好的韌性，所以在加工時需要很鋒利的刀具，為了減少加工硬化。實驗中也可以通過頻繁更換刀尖位置來減少誤差。(4)由于本實驗是正交切削實驗，應選用刀具刃傾角為0°的刀具。綜上所述本實驗采用的刀具為TNMG160408-EMTRZ202硬質合金數(shù)控車刀，如圖2-1所示。圖2-1TNMG160408-EMTRZ202硬質合金數(shù)控車刀2.3正交切削實驗實際在車床切削中，機床的種類千變萬化，但是可以用同樣的方法去進行分析。切削加工這種加工方式有著很多的變量，不太好進行研究，所以通常情況下要簡化模型才可以去進行下一步的分析：我們要盡量讓待加工表面平行于刀刃方向，這就需要刀具的刃傾角為0°，這種情況下的切削主切削刃與切削方向成直角，也可以稱為直角切削，或者正交切削。在正交切削中，工件的變形發(fā)生在刀具的基面內，切削力也發(fā)生在此平面內，所以這時就方便對切削力進行分解和研究，是一種很好用的分析手段。并且后續(xù)可以調整整個體系中的特定參數(shù)，依次研究不同條件下切削過程中的影響因素。最簡單的直角切削，就是在龍門刨床或牛頭刨床上進行。如圖2-2所示，

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3561725