Inconel 718镍基高温合金车削切削力和切削温度分析

为探究切削参数对难加工材料Inconel 718镍基高温合金切削力和切削温度的影响规律,基于田口法对Inconel 718材料进行正交切削仿真试验,采用单因素分析方法、灰关联度分析方法对比分析切削三要素对切削力、切削温度的影响,研究结果为Inconel 718镍基高温合金高效切削加工提供理论支撑。     

高效铣削镍基高温合金GH4169的有限元数值模拟

在DEFORM软件中,根据实际加工情况建立整体硬质合金立铣刀加工镍基高温合金GH4169的三维有限元仿真分析模型。针对镍基高温合金GH4169加工效率低和切削刃磨损严重的问题,采用单因素试验法仿真探讨了切削用量(v、f_z、a_p、a_e)对切削力和切削温度的影响规律。获得了能有效提高镍基高温合金GH4169加工效率的切削用量,为实际加工中实现高效铣削镍基高温合金切削用量的选择提供依据。     

GH4169三维车削力与温度有限元仿真

针对航空难加工材料GH4169高温合金加工过程切削力大且加工易变形的问题,对其车削加工过程中的温度与切削力进行研究。通过对有限元仿真关键技术的讨论,应用Abaqus有限元分析软件,对GH4169材料建立了三维车削模型,对车削过程中的温度场和应力场进行分析;在同样切削条件下,分别得到了三维仿真切削力、实验切削力以及二维切削力,通过切削力的对比分析,验证了三维切削仿真模型的正确性。应用所建立的三维模型模拟出不同切削参数下的切削力,得到了不同切削参数对切削力的影响规律。     

GH4169镍基高温合金铣削过程数值模拟

针对GH4169镍基高温合金难加工、效率低以及切削过程中难以直接获得观测数据的问题,基于ABAQUS仿真平台建立了三维铣削数值模拟模型,在此基础上设计了切削参数正交试验以及基于刀具螺旋角和径向前角的单因素试验,分析了不同切削参数对切削力和切削温度变化规律的影响。结果表明:采用大的切削速度和轴向切深以及小的进给量可以获得更小的切削力和更低的切削温度,提高铣削效率;优化结构后的刀具在相同的切削参数下可以获得更小的切削力和更低的切削温度。     

斜角切削过程的三维热—弹塑性有限元分析

基于大变形理论和虚功原理,建立了斜角切削加工过程的三维热一弹塑性有限元模型.分析和研究了涉及切削加工有限元模拟的关键技术.采用通用有限元求解器ABAQUS/Explicit对斜角切削过程进行了有限元模拟,分析了切削过程中切屑的形成过程及其形貌、三维切削力的变化情况,以及应力、应变、切削温度和已加工表面残余应力的分布规律.通过与试验数据的比较,证明了所建立有限元模型的正确性.斜角切削过程的三维热一弹塑性有限元模拟研究为铝合金高速切削加工的工艺参数优化、刀具几何参数的合理选择提供了参考.     

石墨烯纳米流体微量润滑车削GH4169镍基高温合金时刀具的磨损规律

纳米流体微量润滑是一种新型的微量润滑增效技术,为探究其应用于难加工材料GH4169镍基高温合金时刀具磨损的变化规律,分别在干切削、微量润滑和纳米流体微量润滑三种条件下进行GH4169镍基高温合金车削加工试验,比较其切削力、切削温度以及刀具磨损的差异。通过切削试验发现,纳米流体微量润滑技术能够有效降低切削加工过程中的切削力、切削温度以及刀具的磨损程度,相比于干切削加工,纳米流体微量润滑条件下的切削力、切削温度和刀具的磨损程度分别降低21.9%,24.7%,15.9%。     

高速切削GH4169镍基合金的有限元模拟与分析

利用ABAQUS有限元软件对GH4169的加工过程建立有限元切削模型,通过有限元分析得到不同切削速度下的切屑形态和切削力以及不同切削深度下的切屑形态和切削力,通过分析其切屑锯齿化程度以及切削力曲线图,选取合适的切削速度与切削深度,为镍基高温合金的实际切削加工提供参考依据。     

镍基高温合金切削热力学仿真

应用Deform-3D对镍基高温合金进行切削加工仿真研究。采用单一改变切削参数、切削速度和进给量的方法,进行单变量切削仿真试验。通过对多组数据进行对比分析,得到刀具切削力和切削温度随切削变量变化的图形,从而获得最适宜该合金切削加工的热力学条件,弥补镍合金在切削加工、切削力和切削热方面研究不足的缺陷,并可将其应用于生产实践中。     

高温合金切削过程仿真研究

利用有限元分析软件仿真切削镍基高温合金GH4169的基础上,获得了模拟切削过程中切削力及切削温度的值,分析了切削速度和刀具前角对切削力和切削温度的影响,并将仿真结果进行了比较。     

GH4169高温合金球头铣刀铣削有限元仿真分析

GH4169高温合金在切削加工过程中通常会产生较大的切削力和较高的切削温度,进而难以控制加工表面完整性。借助ABAQUS有限元分析软件中的Johnson-Cook热力耦合模型建立球头铣刀简化模型,对GH4169高温合金的铣削加工过程进行三维有限元模拟仿真,研究GH4169高温合金材料在球铣削过程中的切削力、切削温度、等效塑性应变和应变率的变化与分布规律,并对比分析仿真结果与试验结果的差异。研究结果表明,仿真模型的预测结果与试验测量结果有较好的一致性,所构建的铣削有限元仿真模型为球头铣刀的铣削加工提供了可参考的切削要素。     

镍基高温合金Inconel718在不同冷却润滑条件下的切削仿真研究

为探究冷却润滑条件对难加工材料镍基高温合金Inconel 718切削加工质量影响规律,基于Advantedge有限元软件,采用三种不同的冷却润滑方式,对Inconel 718材料进行干式切削、浇注式切削、低温冷风微量润滑切削仿真,对比分析不同冷却及润滑条件对切削力、切削温度、切屑形态、残余应力变化的影响规律。     

基于量热法与温度补偿技术的镍基合金切削热分配试验研究

设计量热法试验,测量了高速铣削镍基合金时切屑带走的热量,并对热量损失进行了补偿。通过测量切削力,得到主切削力的功率,并计算了不同切削速度下切屑与切削力的功率比。试验表明:随着切削速度的增加,切屑与切削力的热功率比也增加,切屑带走的热量增多;镍基高温合金切削时的切削热分配与碳钢切削时的切削热分配相比,其切屑带走的热量比例要小得多,相应地传入刀具的热量比例会比较高,这就会使得镍基高温合金在切削加工时会产生比较高的切削温度,刀具磨损也要严重的多。     

断屑槽结构对Inconel 718镍基高温合金切削温度的影响研究

镍基高温合金强度高,在切削过程中产生的温度较高。基于ABAQUS有限元软件建立Inconel 718镍基高温合金三维切削仿真模型,通过单因素实验法研究断屑槽槽型结构对切屑形态与切削温度的影响。结果表明,不同断屑槽结构对切屑形态影响较大,并影响刀尖温度与最大切削温度。其中,梯形断屑槽与直弧形断屑槽相较于圆弧断屑槽与折线形断屑槽在断屑能力与切削温度等方面表现更优秀,这两种断屑槽刀具断屑及时,最大切削温度较低,切削温度变化较为平缓,更有利于提高工件表面质量和延长刀具使用寿命。     

基于Deform-3D的Inconel 718镍基合金的车削仿真

Inconel 718镍基高温合金的力学、抗氧化、抗热变形的性能好,但是加工性能差,材料塑性大、导热系数低、加工硬化严重等问题制约了镍基高温合金的广泛使用.文中运用有限元软件分析和研究材料的切削性能、刀具选择以及切削参数等问题,对解决镍基高温合金难加工的现状提供了参考价值.     

预应力条件对镍基高温合金切削加工的影响

为研究预应力条件对镍基高温合金切削加工的影响,采用Abaqus/Explicit软件建立了预应力切削镍基高温合金的三维有限元模型,研究了不同预应力状态下的切削力和加工表面各向应力的分布规律,分析了预应力条件对切屑形状、切削力和表面残余应力的影响,并与实验结果进行对比。研究结果表明:预应力作用对切削力和切屑形状的影响不显著;预应力作用对与预应力加载方向相同的已加工表面应力影响最大,并随着预应力的增大此方向上应力的分布层深显著增大,而对其他方向上的应力分布影响不显著;在一定范围内,随着预应力的增大已加工表面残余压应力值大小和分布层深都显著增大。     

微切削镍基高温合金表面质量的研究

镍基高温合金是一种难加工金属材料,加工后表面质量很难保证。而表面质量是微切削加工追求的重要内容,其对加工后零件的耐磨性、耐腐蚀性和热传导性能都有很大的影响。在分析切削实验结果基础上,进行微切削仿真,深入研究镍基高温合金微切削时的表面质量。结果表明:微切削过程中切屑层晶粒破碎并由于产生的高温软化在前刀面形成积屑瘤,积屑瘤软化从下刀面流出,残留在加工表面形成硬点毛刺。由于微切削刀具刃口钝圆半径尺寸不能忽略,进而产生犁耕现象,即在进行微切削的过程中,钝圆前方的晶粒被刀具刃口挤压,压入加工表面,在加工表面形成凹陷。由仿真现象发现,锯齿形切屑的形成有利于减少犁耕现象。     

钝圆半径对镍基高温合金的铣削性能影响

铣削典型的难加工材料镍基高温合金时,刀具刃口直接接触参与切削,对铣削性能起到决定性作用。通过建立刀具精确三维模型和有限元切削仿真模型,对不同钝圆半径的圆角铣刀铣削镍基合金进行仿真,分析钝圆半径对切削性能的影响,开展切削试验进行验证。结果表明:钝圆半径对刃口附近集中区域的应力和温度以及进给抗力和切深抗力影响较为显著;钝圆半径增大,切屑挤裂程度增加,刃口附近集中区域的应力和温度呈减小趋势;切削仿真和实际切削试验具有较好的对应关系。     

PCBN刀具高速切削镍基高温合金切削力及刀具磨损试验研究

高速切削加工过程中切削参数的选择对刀具切削性能具有较大的影响。镍基高温合金因在高温条件下仍具有较高的抗疲劳强度、屈服强度、抗拉强度等特点,被广泛应用于航空航天、船舶、核电等行业。但是镍基高温合金的切削加工性能差,主要表现在切削力大、切削温度高、刀具磨损现象严重等方面。本文从切削速度、进给量、切削深度等切削参数对切削力的影响进行研究,同时对PCBN刀具磨损形貌进行分析。采用PCBN刀具进行高温合金车削试验,得到PCBN刀具切削高温合金GH4169时切削参数对切削力的影响规律,并探讨不同刀具磨损形貌产生的原因,为高温合金高速切削加工参数制定及工艺优化提供一定参考。     

高速铣削GH4169镍基高温合金切削温度的研究

为了研究GH4169镍基高温合金在高速铣削过程中不同切削用量对切削温度的影响,采用正交试验法对其进行切削仿真,并对铣削加工仿真结果进行分析,得到切削用量与切削温度的关系。为验证仿真结果的合理性和准确性,进行了GH4169镍基高温合金高速铣削加工试验,对比分析高速铣削试验和高速铣削加工仿真的结果,验证GH4169镍基高温合金高速铣削仿真模型的准确合理。在已确定的加工仿真模型基础上进行单因素试验,研究不同切削用量对切削温度的影响。结果表明：在切削速度、每齿进给量和背吃刀量均增大的条件下,铣削温度都逐渐上升,但增长速率呈下降趋势。     

高压冷却下PCBN刀具切削高温合金切屑卷曲折断机理及试验研究

高温合金广泛应用于航空航天领域,是一种典型的难加工材料,切削过程中切屑缠绕工件及刀具、不易折断,从而降低刀具寿命和已加工表面质量。PCBN是超硬刀具材料,加工高温合金等高温高强度钢性能优异,但由于刀具材料特性通常采用平前刀面,因此切削过程中断屑比较困难。高压冷却是金属高效切削加工中一种新型加工技术,可以有效改善断屑性能、提升断屑能力、提高刀具寿命和加工表面质量。目前对高压冷却断屑机理研究较少,且高压冷却切削仿真不易实现,为充分研究高压冷却下高温合金切削加工中的切屑折断机理,通过建立切屑卷曲半径预测模型和断屑模型,进行高压冷却下切屑折断机理研究,主要通过在高压冷却下,对PCBN刀具切削镍基高温合金进行试验研究,研究不同冷却液压力下切屑卷曲半径变化规律,对理论分析结果进行验证。研究结果表明:在高压冷却加工中由于高压冷却液的存在,切屑受到附加冷却液压力影响,使弯矩发生变化,造成切屑卷曲半径减小,最终导致切屑应变增大、切屑易于折断;且由于卷曲半径的改变使极限进给量和极限背吃刀量降低,使高压冷却加工改善断屑性能的效果非常明显。上述研究成果为实现高温合金高压冷却条件下的切削加工奠定了理论基础。