斷續(xù)切削筒節(jié)材料粘結破損實驗研究及自由能模型建立.pdf

1、筒節(jié)材料2.25CrlMo0.25V是制造核反應堆和其他大型反應容器的重要材料，其具有高耐熱性、高強度、熱韌性好等優(yōu)點，是一種難加工的塑性金屬材料。此材料在加工過程中易與硬質合金刀具發(fā)生粘結，產(chǎn)生刀具粘結破損，從而影響生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。為此，在國家自然科學基金（項目編號:51575146）“重型切削中硬質合金刀具前刀面粘焊層損傷機理研究”支持下，本論文針對切削筒節(jié)材料2.25CrlMo0.25V過程中硬質合金刀具前刀面粘結破損，進行其

2、粘結破損的實驗研究，建立熱力學自由能理論模型，并進行硬質合金刀具前刀面粘結破損理論研究。
　　首先，進行筒節(jié)材料2.25CrlMo0.25V粘結破損單因素和正交試驗研究。通過實驗獲得切削過程中切削力和切削溫度變化規(guī)律，利用高速攝影機觀察刀屑粘結破損的過程，結合超景深顯微鏡，獲得刀具前刀面粘結破損形貌數(shù)據(jù)，并分析了在不同切削參數(shù)下粘結破損體積、破損深度和破損面積的變化規(guī)律，為基于粘結破損自由能變化的研究提供數(shù)據(jù)。
　　其次，建

3、立斷續(xù)切削仿真模型。利用Deform-3D有限元軟件獲得刀屑接觸區(qū)和刀具前刀面刀屑接觸區(qū)的切削力、溫度和應力變化規(guī)律，確定刀屑粘結破損過程中切削力、切削溫度和應力對刀具前刀面晶粒度的變化影響，為研究刀屑粘結破損提供理論依據(jù)。
　　再次，建立前刀面接觸區(qū)自由能理論模型。在研究刀具和工件接觸關系的基礎上，建立刀屑接觸區(qū)力學理論模型、剪切功理論模型、摩擦功理論模型及接觸面積模型，并分析刀屑接觸區(qū)切削熱的產(chǎn)生、分配及傳導方式;同時在熱力學

4、流理論模型和熱力學力理論模型的基礎上建立前刀面自由能嫡理論模型，并結合切削過程中的內能、壓力及體積進行自由能焓理論模型建立?；陟啬Ｐ汀㈧誓Ｐ秃蜏囟冉⒆杂赡芾碚撃Ｐ?，為進一步研究自由能對刀具粘結破損提供理論基礎。
　　最后，基于實驗和仿真數(shù)據(jù)分析自由能變化規(guī)律。研究不同切削參數(shù)下的自由能，分析自由能對刀屑接觸區(qū)粘結破損深度、粘結破損體積和粘結破損面積的影響，同時研究自由能對晶粒度的變化規(guī)律，將其仿真中相對應的自由能參數(shù)代入自由能