高速干切削淬硬AISIH13钢的硬质合金刀具（YW2）磨损机理

以YW2对淬硬态AISIH13钢进行高速干切削试验,采用电子显微镜和能谱仪分别进行形貌观察及元素分析,研究了刀具磨损机理。结果表明,温度梯度是高速干切削刀具磨损的本质原因。前刀面呈不规则的凹坑状,以粘结磨损为主;后刀面呈小斜面状,以疲劳剥落为主。同时,前、后刀面上也发生了氧化反应及元素扩散。     

静电冷却技术对钛合金摩擦磨损性能的影响

为了更好地将静电冷却技术应用到钛合金的车削中,在自行设计的高速摩擦磨损试验装置上,进行了YG8/Ti6A14V摩擦副的摩擦磨损试验.结果表明:静电冷却技术可以有效地降低YG8/Ti6A14V摩擦副间的摩擦系数,在抑制摩擦副磨损的同时还可以改善Ti6A14V磨损表面质量.扫描电镜分析表明,硬质合金高速摩擦时的磨损机理以粘...     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

基于热力学的硬质合金刀具扩散磨损

高速切削钢件的时候,切削温度高达800-1 000℃,扩散磨损成为硬质合金刀具的一个主要磨损原因.从热力学的角度研究硬质合金刀具扩散磨损规律,利用硬质合金组分中4个碳化物的标准生成热及其不同温度下的相对焓值计算它们的绝对焓值,计算4种碳化物在不同温度下分解溶入铁中的浓度值,用吉布斯自由能判据分析高温下扩散反应发生的规律,实验结果与理论分析吻合较好,研究结果对刀具材料的研究和设计提供参考.     

高速切削典型难加工材料刀具摩擦与磨损机理研究现状

钛合金、镍基高温合金的低导热性、高化学活性引起高速切削过程中刀-屑接触区域温度高、工件材料与刀具亲和力强,刀具磨损严重,加工效率低,属于典型的难加工材料.针对这类典型难加工材料中刀具摩擦与磨损严重的问题,在论述高速切削刀-屑接触区摩擦特性研究现状的基础上,分析了刀具磨损机理、刀具切削性能、以及冷却润滑对刀具摩擦磨损行为...     

基于热力学的PCBN加工模具钢扩散与氧化磨损

从热力学的角度研究了PCBN刀具扩散磨损和氧化磨损规律,利用热力学模型计算不同温度下PCBN刀具加工钢铁、镍基合金、铝合金和钛合金时刀具材料扩散溶入工件材料中的浓度值.用物质吉布斯自由能函数法,计算出不同温度下13个可能的化学反应的标准吉布斯自由能,理论计算表明产物中三氧化二硼和二氧化钛含量较多,实验结果与结论吻合较好,研究结果为刀具材料的研究和设计提供参考,并可实现对刀具磨损状态的预报.     

PCBN刀具加工TC4钛合金的切削加工性

摘要：针对聚晶立方氮化硼（polycrystalline cubic boron nitride, PCBN）刀具材料和钛合金Ti-6Al-4V（TC4）工件材料的特点,采用单因素试验法对切削力和已加工表面粗糙度进行研究;通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）观察和能量分散光谱（energy dispersive analysis system,EDS）扫描分析,对PCBN高速切削钛合金TC4时的刀具损坏形态和损坏机理进行研究;采用对角正交回归试验法,求得PCBN刀具切削钛合金时的刀具寿命经验公式,并分析切削用量对刀具寿命的影响. 研究表明：PCBN高速切削钛合金时,粘结磨损、扩散磨损和脆性磨损是其主要损坏机理,在高切削速度、低进给量、低切削深度下PCBN刀具加工钛合金时的切削加工性最好,因此PCBN适用于钛合金的精加工.     

硬质合金相WC热力耦合分解热力学和动力学模型

以AISI 1045钢为工件材料,YG 8硬质合金为刀具材料,在800℃×700 MPa热力耦合条件下进行扩散偶实验,利用SEM和EDS分析高速切削条件下扩散偶界面附近WC相演化及元素扩散分布行为。结果表明,WC在热力耦合作用下发生塑性变形,并破碎形成细小的WC颗粒,同时在工件侧检测到WC组成元素的分布,证明热力耦合下WC确实发生了破碎、分解回溶及扩散。基于此,建立热力耦合条件下的WC分解热力学和动力学模型,并计算颗粒尺寸和温度对WC分解含量随时间变化的影响。结果表明:塑性变形碎化形成的WC颗粒尺寸越小及分解温度越高,WC分解速率越大;800℃时,直径为10 nm的WC颗粒完全分解时间约为0.7μs。     

放电等离子烧结过程温度场及原子扩散

对放电等离子烧结不同材料过程中的温度场进行了理论分析和实验研究,发现在一定条件下样品内出现较大的温差,控制工艺参数可以降低温差.对放电等离子烧结过程中材料界面和颈部的原子扩散过程进行了研究,并与相同工艺条件下辐射加热烧结进行比较,表明放电等离子烧结过程促进了原子的扩散.     

航空发动机典型零件加工技术与刀具应用分析

随着国家科技的进步,航空制造业已成为衡量国家发达水平的重要因素之一.航空发动机是飞行器的核心部件,因此发动机典型零部件的加工技术与刀具应用对航空业的发展起着重要的作用.由于航空零件多为难加工材料,不但对加工技术有高的要求,对加工用的刀具要求更高.本文针对航空发动机典型零件材料及特性、加工技术的现状与刀具应用进行了分析;对航空典型零件加工用刀具材料及特性探讨,并结合刀具磨损对加工精确度的影响,对多轴高速加工刀具的磨损进行仿真分析,同时针对多轴高速铣削特点对航空航天钛合金零件的专用刀具进行设计,为今后我国航空发动机典型零件的高效、高精确度加工打下一定的基础.     

切削速度对精车AISIH13淬硬钢切削行为的影响

为了探究淬硬钢的切削加工性能,采用YW2A细晶硬质合金刀具精车淬硬AISIH13钢,光学照相仪、测力仪（YDC-Ⅲ89B）、工具显微镜(XGJ-1) 、扫描电镜(JSM5800LV)及便携式粗糙度仪（TR100）用于试验检测,分析了切削速度对切屑形成、切削力、刀具磨损及零件表面粗糙度的影响规律。结果表明,随着切削速度增大,切屑由连续性带状向C型节段演变,切削力、刀具后刀面磨损及工件表面粗糙度值均呈减小趋势;在试验切削速度范围内,前刀面以粘结磨损和氧化、扩散磨损为主,切削温度是主因,而后刀面以疲劳剥落为主,机械应力起主导影响。     

涂层刀具铣削Ti6A14V刀具寿命及切削参数优化

对涂层硬质合金刀具高速干铣削Ti6A14V进行了正交试验,获得了刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析了刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是涂层刀具的主要磨损机理.最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对刀具铣削Ti6A14V 的切削参数进行了优化.效率不变的情况下,低速大切深可提高刀具寿命.     

涂层刀具高速铣削高温合金GH2132磨损形态及磨损机理

用2种硬质合金涂层刀具进行铁基高温合金GH2132的高速干铣削试验,采用电子扫描显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理进行了分析.结果表明:刀具的磨损形态主要是后刀面磨损;KC725M涂层由TiN、TiAlN组成,涂层易剥落;KC525M涂层只有1层TiAlN,涂层不易脱落,但由于机械冲击产生沟槽磨损,形成应力集中,导致在切削刃处产生较大的磨损;不论KC525M还是KC725M,涂层剥落后,切削区产生的瞬时高温均使基体中粘结相发生软化,造成硬质相颗粒脱落和基体的剧烈磨损.研究结果可用于指导高速切削刀具材料的设计、合理选用及刀具磨损控制.     

高速铣削智能监测系统研究

针对目前加工状态监测系统存在的依赖系统事先的"教学"或"训练"过程的问题,在对刀具磨损规律分析的基础上,提出一种针对高速加工的智能化实时刀具状态监测系统.引入自学习能力使该系统初步具备了智能性,自动进行不同刀具状态的识别和磨损程度的估计,较大程度上摆脱了对系统"教学"或"训练"过程的依赖.运用离散小波分解技术对铣削过程中的三向切削力信号进行时域以及各子频段的能量和变动特征的提取,并利用分析技术进行特征筛选.基于两个嵌套的循环运行过程构建了监测系统,进行特征量的线性拟合和马氏距离计算.高速铣削试验证明了所提出的智能刀具状态监测系统的有效性.     

Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料的切削性能及磨损机理

采用热压工艺制备了Al2O3／TiC／CaF2（ATF）自润滑陶瓷刀具材料,考察其室温下的机械性能,并与LT55陶瓷刀具进行了切削性能试验对比,分析了其切削磨损机理。结果表明,ATF自润滑陶瓷刀具机械性能低于LT55陶瓷刀具,在连续切削450钢时,刀具的耐磨性低于LT55陶瓷刀具,在切削过程中,减摩性能优于LT55陶瓷刀具。由于ATF自润滑陶瓷刀具能够在前刀面形成一层较完整的固体润滑膜,在高速高载荷下具有较低的摩擦系数,而后刀面具有磨粒磨损的特征,由于磨粒的刻划作用而没有形成较完整的润滑膜。     

超重型切削过程硬质合金刀具高温力学特性

超重型切削过程中,刀具的高温失效是硬质合金刀具破损的主要形式之一。首先,通过理论分析、切削仿真及数学模型进行切削热产生过程分析,并研究切削温度对硬质合金刀具变形抗力的影响;然后,进行切削温度及材料高温硬度测量实验,实验结果验证模型有效,硬质合金和工件材料试块的硬度在1000℃时分别下降了28%和60%左右;最后,从刀具几何结构优化设计和复合涂层技术两方面提出超重型切削专用硬质合金刀具抗高温性能的提效措施,在5组切削参数下进行刀具寿命对比实验,优化设计的XF8刀具寿命是YT15刀具的2~5倍。研究结果可以为重型高效切削刀具技术的研究及推广提供借鉴。     

不同材料刀具铣削碳纤维增强复合材料磨损机理

碳纤维增强复合材料(CFRP)切削过程中,刀具磨损问题尤为突出。为了研究不同刀具的磨损问题,采用金属陶瓷(NX2525)、涂层(VP15TF)、硬质合金(HTi10)与PCD刀具进行CFRP铣削试验,对不同刀具材料的铣削力、后刀面磨损及磨损机理进行了分析。结果表明:NX2525刀具的铣削力最大,PCD刀具的铣削力最小,当切削次数大于20次(切削距离2. 4 m)时,VP15TF刀具的铣削力逐渐大于HTi10刀具,但是相差不大;硬度较高的NX2525与VP15TF刀具并没有表现出好的耐磨性,刀具寿命反而低于HTi10刀具,PCD刀具磨损较小,刀具寿命较长;NX2525刀具的磨损机理以磨粒磨损、剥落为主,还有少量的切屑粘附; VP15TF刀具主要发生了磨粒磨损、涂层脱落与切屑粘附,并且磨粒磨损是造成涂层脱落的主要原因; HTi10刀具以磨粒磨损与切屑粘附为主; PCD刀具的微崩刃比较明显,严重时会造成大范围剥落。     

过冷奥氏体转变时原子位移规律

研究过冷奥氏体转变时原子的位移方式具有重要理论价值.原子位移方式不同是区别相变机制的依据之一.过冷奥氏体转变为珠光体、贝氏体、马氏体等组织,最基本的区别是原子位移方式的不同,从高温到低温,原子位移方式是逐渐演化的.研究表明,三个相变中原子位移方式分别是:(1)高温区的共析分解是扩散型相变,原子每次位移距离为一个原子间距.界面扩散是主要位移方式;(2)贝氏体相变是过渡性相变,贝氏体铁素体的形成是无扩散过程,而贝氏体碳化物的形成是扩散过程.铁原子和替换原子进行热激活跃迁位移.原子位移距离小于一个原子间距,各原子位移矢量不等,界面控制.(3)马氏体相变是无扩散的,所有原子进行集体协同位移,原子每次移动距离远远小于一个原子间距.切变机制不正确.在晶格改组过程中,为调整应变能一般需要形成位错、孪晶或层错等亚结构.     

无镍高氮奥氏体不锈钢切削加工性试验研究

高氮钢是钢铁材料研究的一个新的重要领域,其巨大的商业应用前景和战略价值已经显现.本文以自行研制的无镍高氮奥氏体不锈钢为试验对象,系统地研究了材料的加工工艺性,包括加工硬化、表面粗糙度、车削和铣削的切削力、刀具磨损等；通过钻孔和攻丝,初步探讨了材料的孔加工特点.研究获得了无镍高氮钢的加工硬化特性,切削力和表面粗糙度的变化...     

超声振动高速铣削SiCp/Al复合材料的切削力及刀具磨损特性

颗粒增强铝基复合材料由于其优异的性能,在航空、航天及军事等领域得到广泛应用,但材料的难加工特性限制其进一步应用.采用超声高速铣削对高体分SiC颗粒增强铝基复合材料进行了实验研究,研究了超声切削参数对铣削力的影响,分析了超声加工时的刀具磨损情况和机理.研究发现采用超声铣削可以有效地减小切削力,得出了超声加工SiC颗粒增强铝基复合材料的合理切削用量.同时,超声铣削很大程度上降低了磨料磨损和粘结磨损,提高了刀具的使用寿命.