TC4鈦合金激光輔助微銑削研究.pdf

1、鈦合金材料具有高強(qiáng)度、高硬度以及高耐熱等優(yōu)良特性，近年來在航空航天、車輛工程、生物、化工研究等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。然而此類材料的難加工性往往導(dǎo)致常規(guī)機(jī)械加工后表面質(zhì)量較差并伴隨有嚴(yán)重的刀具磨損現(xiàn)象，這使其成為一種難加工材料。而在微細(xì)加工領(lǐng)域，微觀尺度效應(yīng)等問題使難加工材料的切削過程變得更為復(fù)雜。針對(duì)以上問題，本文將選用激光輔助加熱的方式對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行微銑削研究。
　　為了確定激光對(duì)工件材料溫度場(chǎng)分布的影響，本文首先根據(jù)能量守恒定

2、律和傅里葉定律建立了含有移動(dòng)熱源的三維瞬態(tài)傳熱學(xué)模型。然后建立ABAQUS仿真模型并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。利用此模型對(duì)各激光參數(shù)進(jìn)行仿真研究，從而確定了各參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響程度。同時(shí)利用正交表中的仿真結(jié)果繪制各激光參數(shù)與溫度間的因素效果走勢(shì)圖，得到的分析結(jié)果為實(shí)驗(yàn)研究提供了一組優(yōu)選激光參數(shù)。
　　對(duì)激光輔助微銑削的加工過程進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。首先基于材料失效準(zhǔn)則對(duì)TC4鈦合金切削過程中切屑的生成及尺度效應(yīng)在ABAQU

3、S/Explicit軟件中進(jìn)行了仿真，然后完成了在常規(guī)微銑削和激光輔助微銑削條件下的切削力仿真對(duì)比研究。在實(shí)驗(yàn)研究方面，將銑削力大小、加工質(zhì)量優(yōu)劣、元素?cái)U(kuò)散和刀具磨損程度作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，完成了激光輔助微銑削及常規(guī)微銑削的對(duì)比研究。
　　然后，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法對(duì)影響銑削力的工藝參數(shù)進(jìn)行了研究。根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到激光輔助微銑削力的經(jīng)驗(yàn)公式，并完成了顯著性檢驗(yàn)。最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，利用掃描電子顯微鏡等檢測(cè)設(shè)備確定了激光輔助