鎳基高溫合金Inconel 718高效切削表面完整性研究.pdf

1、鎳基高溫合金在高溫條件下具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、抗疲勞強度、高溫強度、抗腐蝕性能、抗輻射性能、抗氧化性能，廣泛應用于航空航天、核工業(yè)等領域。同時，鎳基高溫合金優(yōu)異的高溫性能也使其成為典型的難加工材料，這種材料切削加工性能極差，切削過程中切削力大，表面質(zhì)量差，直接導致加工效率低，加工成本高。由于已加工零部件表面質(zhì)量影響著零部件的疲勞壽命、安全性能，通過有效的表面完整性控制策略可以保證零件更好的可靠性及更長的使用壽命，以滿足零部件性能標準。因此

2、，有必要加強對難加工材料已加工零部件表面完整性研究，從而提高難加工材料的切削加工技術(shù)水平。
　　基于以上對鎳基高溫合金的加工現(xiàn)狀分析，本文以鎳基高溫合金Inconel718為加工對象，針對航空發(fā)動機疲勞破壞幾乎都集中在零部件表面或亞表面的實際問題，重點研究了切削力、刀具材料、刀片規(guī)格、切削工藝參數(shù)等影響鎳基高溫合金Inconel718高效切削表面完整性的關(guān)鍵基礎問題。分別研究了切削加工中的刀尖圓弧半徑對切削力的影響，并建立了變切削

3、力系數(shù)切削力預測模型；表面完整性是加工表面質(zhì)量的重要評價指標,探究了不同刀具涂層和刀尖圓弧半徑對已加工工件表面完整性的影響規(guī)律，并優(yōu)化了切削條件；基于正交分析法分析了切削工藝參數(shù)對表面完整性評價指標：殘余應力、表面粗糙度、硬化層深度的影響規(guī)律，并建立了工藝參數(shù)對于表面完整性評價指標的統(tǒng)計回歸規(guī)律。本文的研究內(nèi)容主要包括：
　　第一、針對刀尖圓弧半徑對切削力影響的問題，通過準確地描述切削過程中未變形切削厚度的變化過程，建立基于動態(tài)切

4、削力系數(shù)的帶刀尖圓弧半徑刀片高效加工切削力預測模型。通過切削試驗，驗證了基于動態(tài)切削力系數(shù)的切削力預測模型的準確性。
　　第二、研究新型硬質(zhì)合金刀片切削加工鎳基高溫合金Inconel718表面完整性。通過實驗研究對比分析不同刀片涂層、刀尖圓弧半徑對表面完整性評價指標：殘余應力、表面粗糙度、加工硬化的影響規(guī)律。同時運用有限元軟件對不同工況下產(chǎn)生殘余應力的差異性進行分析，采用激光共聚焦顯微鏡對表面形貌進行觀察，利用顯微硬度對加工硬化進

5、行詳細研究。通過對比分析，優(yōu)選切削條件，達到改善表面完整性，實現(xiàn)高效加工的目的。
　　第三、基于正交分析法研究切削工藝參數(shù)對表面完整性評價指標：殘余應力、表面粗糙度、加工硬化層深度的影響規(guī)律，判斷出了切削三要素對軸向殘余應力σx、徑向殘余應力σy、表面粗糙度Ra和硬化層深度Dh影響的顯著性大小?；诨貧w模型，提出了以切削三要素作為自變量，殘余應力、表面粗糙度和硬化層深度分別作為因變量的回歸函數(shù)關(guān)系。通過正交分析，實現(xiàn)切削工藝參數(shù)優(yōu)