極端重載切削變載荷條件下刀具脆性破損研究.pdf

1、由于大型筒節(jié)等軸類鍛件由萬(wàn)噸水壓機(jī)直接鍛造而成，其外表面加工圓周面存在著極大的偏心量，且表面待加工條件惡劣，存在著氧化皮、夾砂、鏟溝等各類鍛造缺陷，在加工過(guò)程中，對(duì)重型車刀和機(jī)床系統(tǒng)的形成巨大沖擊。從而在極端重載切削變載荷條件下，由于沖擊破損和疲勞破壞造成刀具的脆性破損，嚴(yán)重影響刀具使用壽命短，頻繁換刀也嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)效率的提高。
　　首先，本文對(duì)重型車刀斷裂的種類進(jìn)行了歸納分析，通過(guò)對(duì)2.25Cr-1Mo-0.25V鋼、45鋼和

2、1Cr18Ni9Ti不銹鋼3種材料進(jìn)行切削加工性對(duì)比研究，分析了極端重載條件下切削力和切削溫度的特點(diǎn)，并指出了控制刀具脆性斷裂的因素，即引發(fā)刀具斷裂的裂紋種類及其分布和刀具硬質(zhì)合金材料的斷裂韌性，描繪出了刀具斷裂韌性與刀具基體厚度的關(guān)系曲線。通過(guò)分析重型車刀斷裂區(qū)域的應(yīng)力，描繪出了前、后刀亟上的應(yīng)力分布圖，并從疲勞斷裂系數(shù)的角度給出了熱-力耦合作用下引發(fā)刀具疲勞斷裂的極限條件。
　　其次，本文從疲勞破壞角度分析了重型車刀的脆性破損

3、。從機(jī)械疲勞和熱疲勞兩方面對(duì)變載荷下重型車刀的疲勞行為進(jìn)行了分析。通過(guò)交變載荷斷續(xù)切削實(shí)驗(yàn)揭示了變載荷下重型車刀基體內(nèi)的疲勞裂紋的擴(kuò)展機(jī)理，并使用應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍的概念來(lái)確定在重型切削過(guò)程中疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律。此外，使用第一類許用應(yīng)力理論評(píng)估了重型刀具的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度，并通過(guò)ANSYS軟件對(duì)重型車刀變載荷下熱力耦合進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后，本文設(shè)計(jì)并進(jìn)行了變載荷下重型車刀脆性破損的實(shí)驗(yàn)。為了模擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的變背吃刀量及筒節(jié)偏心所造成的沖