梯度涂层刀片切削过程的Deform仿真

在涂层前,对基体做梯度处理,可以阻止热应力引起的裂纹的扩展,提高刀具的强度,韧性和切削性能,本文建立了具有富钴梯度结构的涂层硬质合金刀片的数值模型,利用Deform 3D软件对有无梯度富钴层的两种刀片的切削过程进行了计算机仿真。增加富钴梯度结构后,切削力减小,刀片表面温度升高、但基体温度梯度更加收敛,刀具塑性变形减小同时切屑的有效应力、应变增大。仿真结果对刀具梯度结构的选择及设计具有参考价值。     

体系成分对Fe-Cu-Ti-C体系电场原位合成的影响

为了研究电场作用下成分对Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响,采用Gleeble-3500D热模拟机,原位合成了Fe-Cu-TiC复合材料.实验前计算体系的绝热温度;实验后对终试样进行XRD物相分析,扫描电子显微镜观察其组织,排水法测终试样密度.热力学计算表明,Fe质量分数为65%～75%、Cu质量分数为15%～20%的Fe-Cu-Ti-C体系的绝热燃烧温度在1245～1542 K,但电场作用使试样在927.98～1056.23 K间发生燃烧合成反应,铜含量越大,体系点火温度升高,且点火延迟时间变长,反应终产物均为Fe、Cu和TiC,其中TiC颗粒的尺寸均小于0.5μm.试样致密化程度随着铁-铜基体含量的增加而提高.电场可促使不同成分的Fe-Cu-Ti-C体系发生燃烧合成反应.     

预设升温速度对电场作用下Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响

采用Gleeble-3500D热模拟机,研究了电场作用下预设升温速度对Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的影响.结合X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)及金相显微镜分析了合成产物的相组成及显微组织,同时基于能量守恒定律对体系中TiC的转化率进行理论计算.结果表明:随着预设升温速度的提高(50～100℃/s),体系的点火温度相应下降(752～629.78℃);试样的致密度则相应地提高;合成产物TiC颗粒逐渐变细.同时转化率计算结果显示:Fe-Cu-Ti-C体系中TiC的转化率随着预设升温速度的提高而有所增加.     

减摩槽刀片切削过程的Deform仿真

在刀片上设计减摩槽,理论上可以减小刀屑接触面积,进而减小切削力。目前,对减摩槽刀片的研究仍停留在切削实验阶段。本文用Deform 3D软件对有无减摩槽的两种刀片进行了模拟仿真,分析了减摩槽对切削力大小、切削温度、切屑的有效应力及刀具塑性变形的影响。仿真结果对刀具减摩槽的设计及选用具有参考价值。     

TiC涂层梯度硬质合金残余热应力分析

采用有限元方法分析有无梯度2种TiC涂层硬质合金的残余热应力,研究了残余应力随涂层及梯度层厚度的变化。结果表明:增加梯度层后,涂层内残余热应力的减小超过10%,合金中残余应力减小30%以上,表面残余应力也明显下降;随着涂层厚度的增加,涂层内拉应力大幅减小,剪切应力与等效应力略微增加,涂层梯度硬质合金的等效应力呈下降趋势;随着梯度层厚度的增加,涂层内残余应力减小,当梯度层厚度较大时,残余应力不再改变。因此,选择合适的涂层和梯度层厚度,涂层厚度一般为5～8μm,梯度层厚度控制在20μm左右,可以有效缓和残余应力,提高材料的结合强度。