本文關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損熱力學(xué)分析及熵產(chǎn)生模型建立

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【摘要】：2.25Cr1Mo0.25V鋼是我國石油工業(yè)生產(chǎn)中使用的核心設(shè)備加氫反應(yīng)器筒節(jié)的重要金屬材料，2.25Cr1Mo0.25V具有強度高、塑性好、耐高溫等優(yōu)點，是一種非常難加工的材料，刀具破損現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率的提高與生產(chǎn)成本的控制。本文依托國家自然科學(xué)基金(課題編號：51075109)“高效重型切削筒節(jié)材料刀具粘結(jié)破損機理研究”，，針對硬質(zhì)合金刀具切削2.25CrlMo0.25V過程中刀具粘結(jié)破損嚴(yán)重問題，利用熱力學(xué)理論對刀具的粘結(jié)破損進行分析研究。 首先，搭建了以工件材料為2.25Cr1Mo0.25V鋼的切削實驗平臺，進行了硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損對比實驗，從中選擇出了粘結(jié)破損更為嚴(yán)重的YG8刀具；分析了刀-屑接觸狀態(tài)，建立了刀-屑接觸面積的計算公式；根據(jù)切削力實驗數(shù)據(jù)建立了切削力經(jīng)驗公式，并通過實驗進行了驗證。 其次，根據(jù)切削熱的傳導(dǎo)模型計算出了傳入刀具的熱流密度；分析了刀具材料和切削參數(shù)對切削溫度的影響規(guī)律；通過Thirdwave有限元仿真軟件，對刀具溫度場進行了仿真分析，并獲得了刀具前刀面的溫度分布，發(fā)現(xiàn)距切削刃大約0.5mm處時切削溫度達到最大值，為研究切削溫度對粘結(jié)破損的影響規(guī)律提供了基礎(chǔ)。 最后，簡要分析了硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損的形成條件和形成過程，并分析了切削溫度和微裂紋對粘結(jié)破損的影響；通過建立的粘結(jié)破損吉布斯自由能函數(shù)對粘結(jié)破損進行熱力學(xué)分析，建立了刀具粘結(jié)破損深度和粘結(jié)吉布斯自由能之間的關(guān)系式。根據(jù)最小熵產(chǎn)生原理建立了塑性變形區(qū)和刀-屑接觸區(qū)的熵產(chǎn)生模型，并對模型進行了簡要的分析和驗證。
【關(guān)鍵詞】：硬質(zhì)合金刀具 粘結(jié)破損 熱力學(xué) 熵產(chǎn)生模型
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG711
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 切削力和切削溫度的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 刀具粘結(jié)破損熱力學(xué)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 刀具粘結(jié)破損的熱力學(xué)基礎(chǔ)14-15
• 1.4.1 熱力學(xué)的經(jīng)典物理概念14
• 1.4.2 非平衡態(tài)熱力學(xué)局部平衡假設(shè)14-15
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 刀具切削 2.25Cr1Mo0.25V 鋼切削力分析17-29
• 2.1 筒節(jié)材料粘結(jié)破損實驗17-23
• 2.1.1 實驗方案設(shè)計17-20
• 2.1.2 實驗結(jié)果分析20-23
• 2.2 刀-屑接觸區(qū)面積分析23-25
• 2.2.1 刀-屑接觸狀態(tài)分析23-24
• 2.2.2 刀-屑接觸區(qū)面積分析24-25
• 2.3 刀具切削力經(jīng)驗公式的建立25-28
• 2.3.1 切削力經(jīng)驗公式建立25-27
• 2.3.2 切削力經(jīng)驗公式驗證27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 刀具切削 2.25Cr1Mo0.25V 鋼切削熱分析29-42
• 3.1 切削熱的產(chǎn)生及傳導(dǎo)29-30
• 3.2 傳入刀具的熱流密度30-32
• 3.3 刀具切削過程中的切削溫度分析32-35
• 3.3.1 刀具材料對切削溫度影響分析33-34
• 3.3.2 切削參數(shù)對切削溫度影響分析34-35
• 3.4 刀具溫度場仿真35-40
• 3.4.1 工件材料本構(gòu)模型36
• 3.4.2 仿真幾何模型36-37
• 3.4.3 刀-屑接觸區(qū)摩擦模型37-38
• 3.4.4 仿真結(jié)果分析38-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 硬質(zhì)合金刀具粘結(jié)破損的熱力學(xué)分析42-52
• 4.1 粘結(jié)破損的形成過程分析42-47
• 4.1.1 粘結(jié)破損的條件42-43
• 4.1.2 粘結(jié)破損的形成過程43-45
• 4.1.3 切削溫度對粘結(jié)破損的影響45-46
• 4.1.4 表面微裂紋對粘結(jié)破損的影響46-47
• 4.2 粘結(jié)破損吉布斯自由能47-48
• 4.3 粘結(jié)破損的熱力學(xué)分析48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 硬質(zhì)合金刀具切削筒節(jié)材料的熵產(chǎn)生模型52-59
• 5.1 最小熵產(chǎn)生原理52
• 5.2 刀具切削筒節(jié)材料的熵產(chǎn)生模型52-55
• 5.2.1 塑性變形區(qū)的熵產(chǎn)生模型52-55
• 5.2.2 刀-屑接觸區(qū)的熵產(chǎn)生模型55
• 5.3 熵產(chǎn)生模型的分析55-57
• 5.4 熵產(chǎn)生模型的驗證57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 邵芳;難加工材料切削刀具磨損的熱力學(xué)特性研究[D];山東大學(xué);2010年

本文編號：553358