斷續(xù)切削筒節(jié)材料粘結(jié)破損實(shí)驗(yàn)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(yīng)堆和其他大型反應(yīng)容器的重要材料，其具有高耐熱性、高強(qiáng)度、熱韌性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種難加工的塑性金屬材料。此材料在加工過(guò)程中易與硬質(zhì)合金刀具發(fā)生粘結(jié)，產(chǎn)生刀具粘結(jié)破損，從而影響生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。為此，在國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào):51575146）“重型切削中硬質(zhì)合金刀具前刀面粘焊層損傷機(jī)理研究”支持下，本論文針對(duì)切削筒節(jié)材料2.25CrlMo0.25V過(guò)程中硬質(zhì)合金刀具前刀面粘結(jié)破損，進(jìn)行其

2、粘結(jié)破損的實(shí)驗(yàn)研究，建立熱力學(xué)自由能理論模型，并進(jìn)行硬質(zhì)合金刀具前刀面粘結(jié)破損理論研究。
　　首先，進(jìn)行筒節(jié)材料2.25CrlMo0.25V粘結(jié)破損單因素和正交試驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得切削過(guò)程中切削力和切削溫度變化規(guī)律，利用高速攝影機(jī)觀察刀屑粘結(jié)破損的過(guò)程，結(jié)合超景深顯微鏡，獲得刀具前刀面粘結(jié)破損形貌數(shù)據(jù)，并分析了在不同切削參數(shù)下粘結(jié)破損體積、破損深度和破損面積的變化規(guī)律，為基于粘結(jié)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(yīng)力變化規(guī)律，確定刀屑粘結(jié)破損過(guò)程中切削力、切削溫度和應(yīng)力對(duì)刀具前刀面晶粒度的變化影響，為研究刀屑粘結(jié)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(guān)系的基礎(chǔ)上，建立刀屑接觸區(qū)力學(xué)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(dǎo)方式;同時(shí)在熱力學(xué)

4、流理論模型和熱力學(xué)力理論模型的基礎(chǔ)上建立前刀面自由能嫡理論模型，并結(jié)合切削過(guò)程中的內(nèi)能、壓力及體積進(jìn)行自由能焓理論模型建立。基于熵模型、焓模型和溫度建立自由能理論模型，為進(jìn)一步研究自由能對(duì)刀具粘結(jié)破損提供理論基礎(chǔ)。
　　最后，基于實(shí)驗(yàn)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(duì)刀屑接觸區(qū)粘結(jié)破損深度、粘結(jié)破損體積和粘結(jié)破損面積的影響，同時(shí)研究自由能對(duì)晶粒度的變化規(guī)律，將其仿真中相對(duì)應(yīng)的自由能參數(shù)代入自由能