300M超高強度鋼高速自組織車削刀具減摩機理的研究.pdf

1、高速切削高強度、高硬度材料已經(jīng)成為當代制造業(yè)重大挑戰(zhàn)之一。40CrNi2Si2MoVA（300M）具有眾多的優(yōu)良性能，在國內(nèi)外航空領(lǐng)域中使用廣泛。但是，因自身的特性使其切削加工性差，嚴重影響了切削效率和加工成本。如何解決高速切削刀具的磨損嚴重和壽命短的問題，已經(jīng)成為該領(lǐng)域的重大難題。本文以熱力學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、摩擦學(xué)、機械學(xué)等綜合的自組織理論為基礎(chǔ)，研究高速切削刀具在摩擦、磨損系統(tǒng)中的自組織現(xiàn)象，并研究自組織結(jié)構(gòu)在摩擦磨損過程中的減摩特

2、性以及對加工表面粗糙度的影響。
　　首先，通過有限元三維仿真軟件對高速車削刀—工材料的匹配性進行研究，建立了熱—力—化學(xué)性能匹配模型。結(jié)果表明，多涂層 TiCN-TiN涂層耐磨、耐熱性較好，TiCN-Al2O3涂層可有效降低刀具溫度，為確定高速自組織車削300M的刀具材料提供可靠的理論依據(jù)。
　　其次，通過高速車削試驗，揭示高速車削刀具的自組織現(xiàn)象，并對自組織結(jié)構(gòu)和特性進行研究；通過不同切削參數(shù)下的刀具壽命、磨損形貌及表面成

3、分的研究，確定高速自組織結(jié)構(gòu)生成的條件。結(jié)果表明，刀具磨損表面粘結(jié)鈍化層和氧化膜的生成是高速車削自組織結(jié)構(gòu)的主要特征。KCP10B高速車削300M鋼刀具自組織結(jié)構(gòu)生成切削條件為：vc=300~500 m/min，f=0.15~0.2 mm/r，ap=0.15~0.2 mm；CP200高速自組織車削的切削條件為：vc=300~400 m/min，f=0.1~0.15 mm/r，ap=0.1~0.15 mm。
　　通過高速自組織車削試

4、驗，研究切削力、切削溫度、切削參數(shù)對自組織結(jié)構(gòu)生成的影響；研究高速切削刀具的磨損過程和演變機理，最終揭示高速自組織車削刀具的減摩機理。結(jié)果表明，高速自組織車削刀具的減摩特性主要是：切削初期是自組織結(jié)構(gòu)形成的初始階段。切削中期形成粘結(jié)鈍化層和氧化薄膜對刀具起到了保護作用，大量富含氧的鋁和鈦的氧化物生成，對刀具起到了潤滑和減少摩擦的作用。
　　最后，根據(jù)高速自組織車削的研究，分析涂層和切削參數(shù)對加工表面粗糙度的影響，最終揭示自組織結(jié)構(gòu)