本文關(guān)鍵詞：近α高溫鈦合金B(yǎng)Ti6431S高速車(chē)削刀具磨損行為特性研究

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【摘要】：隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)材料的耐高溫性能提出了更高的要求。BTi6431S是一種最新研制的近α高溫鈦合金,其在600℃的環(huán)境下仍然具有很高的屈服強(qiáng)度和抗蠕變性能,在航空航天領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。但鈦合金屬于典型的難加工材料,目前絕大多數(shù)研究都是對(duì)Ti6Al4V合金進(jìn)行的,還沒(méi)有看到關(guān)于近α鈦合金切削性能研究的文獻(xiàn)。因此,本文對(duì)近α鈦合金B(yǎng)Ti6431S進(jìn)行了高速車(chē)削實(shí)驗(yàn),對(duì)鈦合金B(yǎng)Ti6431S的切屑形貌特征、切削力、刀具磨損機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過(guò)分析鈦合金B(yǎng)Ti6431S的切屑形貌,發(fā)現(xiàn)鈦合金B(yǎng)Ti6431S的切屑形貌為典型的鋸齒形切屑,隨著切削速度的增加鋸齒的齒高增大,頻率增加,鋸齒狀變得更加顯著。對(duì)切屑的幾何特征進(jìn)行測(cè)量和分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)切削速度和進(jìn)給量增加時(shí),切削比變大,剪切帶傾角減小,鋸齒化程度增大,且鈦合金B(yǎng)Ti6431S切屑的鋸齒化程度顯著高于Ti6Al4V合金。此外,還對(duì)切屑的絕熱剪切帶微觀結(jié)構(gòu)演化過(guò)程進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)隨著速度的增加,剪切帶由變形帶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變帶。對(duì)切削力的變化規(guī)律進(jìn)行分析。結(jié)果表明切削力隨著切削速度或進(jìn)給量的增加而增加,切削參數(shù)的變化對(duì)主切削力Fy的影響最大,Fx和Fz較小。此外,刀具磨損使平均切削力逐漸增大,切削力的波動(dòng)范圍增加。且發(fā)現(xiàn)切削鈦合金B(yǎng)Ti6431S的切削力明顯大于切削鈦合金Ti6Al4V的切削力。對(duì)刀具磨損形態(tài)進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在切削鈦合金B(yǎng)Ti6431S時(shí),刀具切削刃崩碎現(xiàn)象比切削鈦合金Ti6Al4V嚴(yán)重。利用SEM和EDS觀察分析,發(fā)現(xiàn)切削刃口附近區(qū)域含有Ti、Al、Sn等工件材料的元素,沒(méi)有Co和W元素,磨損區(qū)域邊界含有O元素,這說(shuō)明了刀具磨損是粘結(jié)、氧化和擴(kuò)散共同作用下產(chǎn)生的結(jié)果。另外,在相同的切削長(zhǎng)度下,當(dāng)切削速度為90m/min時(shí),切削鈦合金B(yǎng)Ti6431S刀具后刀面的磨損量為0.317mm,而切削鈦合金Ti6Al4V刀具后刀面的磨損量為0.187mm,這表明了切削鈦合金B(yǎng)Ti6431S時(shí)刀具磨損更為嚴(yán)重。通過(guò)分析超聲橢圓振動(dòng)原理和對(duì)鈦合金B(yǎng)Ti6431S進(jìn)行超聲橢圓振動(dòng)高速車(chē)削試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)切屑因切削時(shí)刀具幾何角度的時(shí)刻變化而呈現(xiàn)纏繞形管狀。且超聲橢圓振動(dòng)使切削力的波動(dòng)范圍減小50%左右,使切削系統(tǒng)更加穩(wěn)定。此外,超聲橢圓振動(dòng)提高了刀具的耐用度,增加了刀具對(duì)工件材料的切除體積。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金B(yǎng)Ti6431S 高速車(chē)削 切屑形貌 切削力 刀具磨損
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG51
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 選題依據(jù)及意義9-10
• 1.2 鈦合金的基本性質(zhì)10-12
• 1.2.1 鈦合金材料分類(lèi)10-11
• 1.2.2 鈦合金性能及加工特性11-12
• 1.3 鈦合金高速切削技術(shù)研究12-17
• 1.3.1 高速切削技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1.1 高速切削的定義13
• 1.3.1.2 高速切削的特點(diǎn)13
• 1.3.1.3 高速切削的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 鈦合金高速切削的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.2.1 鈦合金鋸齒形切屑形成機(jī)理的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2.2 鈦合金切削力研究現(xiàn)狀16
• 1.3.2.3 鈦合金刀具磨損研究16-17
• 1.3.3 鈦合金高速切削研究的主要問(wèn)題17
• 1.4 近α鈦合金B(yǎng)TI6431S簡(jiǎn)介17-18
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方案19-26
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備19-21
• 2.1.1 試驗(yàn)機(jī)床19
• 2.1.2 觀察與測(cè)量設(shè)備19-21
• 2.2 工件材料與刀具選擇21-23
• 2.2.1 工件材料21-22
• 2.2.2 刀具選擇22-23
• 2.3 試驗(yàn)部分23-25
• 2.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>23
• 2.3.2 單因素試驗(yàn)23-24
• 2.3.3 試驗(yàn)步驟24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 近α鈦合金B(yǎng)TI6431S高速車(chē)削切屑形貌研究26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 切屑變形的一般規(guī)律26-28
• 3.3 切屑形貌分析28-34
• 3.3.1 切屑形貌的宏觀分析28-29
• 3.3.2 切屑形貌的微觀分析29-31
• 3.3.3 切屑形貌的幾何特征分析31-34
• 3.3.3.1 切削比32
• 3.3.3.2 剪切帶傾角32-33
• 3.3.3.3 鋸齒化程度33-34
• 3.4 鋸齒形切屑剪切帶演化及形成機(jī)理分析34-38
• 3.4.1 鋸齒形切屑的絕熱剪切帶微結(jié)構(gòu)演化過(guò)程34-36
• 3.4.2 近α鈦合金B(yǎng)Ti6431S鋸齒形切屑形成機(jī)理36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 近α鈦合金B(yǎng)TI6431S高速車(chē)削切削力研究39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 金屬切削力學(xué)基礎(chǔ)39-42
• 4.2.1 切削力的來(lái)源39-40
• 4.2.2 切削參數(shù)40
• 4.2.3 切削合力與分力40-41
• 4.2.4 影響切削力的因數(shù)41-42
• 4.3 切削力的實(shí)驗(yàn)研究42-49
• 4.3.1 切削力變化規(guī)律分析42-44
• 4.3.1.1 切削速度對(duì)切削力的影響42-43
• 4.3.1.2 進(jìn)給量對(duì)切削力的影響43-44
• 4.3.2 刀具磨損對(duì)切削力的影響44-49
• 4.3.2.1 刀具磨損對(duì)靜態(tài)切削力的影響44-45
• 4.3.2.2 刀具磨損對(duì)動(dòng)態(tài)切削力的影響45-49
• 4.4 不同鈦合金材料的切削力對(duì)比49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 近α鈦合金B(yǎng)TI6431S高速車(chē)削刀具磨損特性研究52-68
• 5.1 引言52
• 5.2 刀具磨損和破損形態(tài)分析52-57
• 5.2.1 前刀面磨損形貌53-54
• 5.2.2 后刀面磨損形貌54-55
• 5.2.3 切削刃微崩或刀尖微崩55-56
• 5.2.4 不同鈦合金材料刀具磨損形態(tài)對(duì)比56-57
• 5.3 刀具磨損機(jī)理分析57-61
• 5.3.1 粘結(jié)磨損59-60
• 5.3.2 氧化磨損60-61
• 5.3.3 擴(kuò)散磨損61
• 5.4 刀具磨損過(guò)程分析61-63
• 5.4.1 初期磨損62
• 5.4.2 正常磨損62
• 5.4.3 劇烈磨損62-63
• 5.5 切削條件對(duì)刀具磨損的影響63-66
• 5.5.1 切削速度對(duì)刀具磨損的影響63
• 5.5.2 進(jìn)給量對(duì)刀具磨損的影響63-64
• 5.5.3 不同鈦合金材料的刀具磨損對(duì)比64-66
• 5.6 本章小結(jié)66-68
• 第6章 近α鈦合金B(yǎng)TI6431S超聲橢圓振動(dòng)高速車(chē)削試驗(yàn)研究68-83
• 6.1 引言68
• 6.2 超聲橢圓振動(dòng)切削原理68-72
• 6.2.1 超聲橢圓振動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)特性69-70
• 6.2.2 不分離型超聲橢圓振動(dòng)切削特性70-72
• 6.3 試驗(yàn)系統(tǒng)72-75
• 6.3.1 超聲橢圓振動(dòng)車(chē)削裝置及試驗(yàn)平臺(tái)的建立72-75
• 6.3.2 超聲橢圓振動(dòng)裝置性能測(cè)試75
• 6.3.3 試驗(yàn)方案75
• 6.4 試驗(yàn)結(jié)果分析75-82
• 6.4.1 切屑形貌的研究76-77
• 6.4.1.1 切屑宏觀形貌76
• 6.4.1.2 切屑微觀形貌76-77
• 6.4.2 切削力特性研究77-80
• 6.4.2.1 近α鈦合金B(yǎng)Ti6431S超聲橢圓振動(dòng)高速車(chē)削的動(dòng)態(tài)切削力分析77-79
• 6.4.2.2 近α鈦合金B(yǎng)Ti6431S超聲橢圓振動(dòng)高速車(chē)削的靜態(tài)切削力分析79-80
• 6.4.3 刀具磨損形貌研究80-81
• 6.4.4 超聲橢圓振動(dòng)對(duì)刀具磨損量的影響81-82
• 6.5 本章小結(jié)82-83
• 第7章 總結(jié)與展望83-85
• 7.1 總結(jié)83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文和科研情況89-90
• 致謝90-91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1125634