基于响应曲面法的GH4169镍基高温合金干车削参数优化试验

GH4169镍基高温合金具有优异的高温强度、塑性、耐腐蚀性和抗疲劳性能,广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机的涡轮叶片等高温部件,而其热导率低、导热性差、加工硬化倾向大,是典型的难加工材料。采用正交试验法和响应曲面法,研究了涂层硬质合金刀具干式车削GH4169镍基高温合金的切削力和已加工表面粗糙度。通过正交实验研究了加工参数对切削力和已加工表面粗糙度的影响;通过回归分析建立了加工参数与切削力、已加工表面粗糙度的回归方程,并揭示了切削力、表面粗糙度与切削参数的响应关系;基于正交试验数据,通过多目标规划,优化得到了涂层刀具车削加工GH4169镍基高温合金的切削参数。     

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。     

高速车削镍基高温合金GH4169的切削力仿真研究

基于Deform 3D仿真软件建立了GH4169高温合金高速车削的有限元模型,采用四因素三水平正交试验方法研究了切削用量和刀具几何参数对切削力的影响规律,并建立了切削力经验公式。研究结果表明:在高速车削GH4169的过程中,对切削力影响最大的参数是切削深度,其次是进给量和前角,最后是刀尖圆弧半径;切削力随切削深度和进给量的增大而增大,随前角的增大呈现先降低又升高的趋势,而刀尖圆弧半径增大时切削力变化不大;最佳参数组合为:进给量0.2mm/r,切削深度0.4mm,前角10°,刀尖圆弧半径0.2mm。     

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%。     

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。     

镍基高温合金切削加工锯齿形切屑研究

以镍基高温合金GH4169和GH3030为研究对象,采用未涂层和涂层刀具进行车削加工试验,通过对金相、切削力、切削温度及刀具磨损形态的检测,阐明锯齿形切屑形成的机理,并对两种材料的切削加工性进行比较。研究结果为该类材料切削工艺的优化提供了试验依据。     

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。     

镍基高温合金切削过程有限元仿真及刀具参数研究

为了准确模拟高温合金GH4169的切削过程,深入研究了GH4169的有限元建模技术,如有限元模型的建立、材料本构模型、切屑分离准则及接触摩擦模型等。采用Johnson-Cook本构关系模型对GH4169的加工过程进行二维正交切削有限元模拟,获得了不同刀具前角下的切屑形态和切削力曲线图,进一步分析了刀具前角对切屑形态和切削力变化规律的影响,为镍基高温合金的实际切削加工中刀具的选择提供了参考。     

基于复合喷雾冷却的高速车削GH4169刀具磨损的研究

采用对比实验方法,在复合喷雾冷却条件下,使用硬质合金刀具高速车削GH4169高温合金,研究了复合喷雾参数对刀具磨损的影响。结果表明:采用复合喷雾冷却高速车削GH4169高温合金时,前刀面磨损形态以剥落磨损为主,沟槽磨损是后刀面的主要磨损形态;随着切削路程的增大,刀具磨损量随油量的增大而减小,随水量的增大先减小后增大,随低温气体温度的降低而减小。     

GH4169和K4169切削加工性能对比研究

GH4169与K4169分属变形镍基高温合金和铸造镍基高温合金，具有不同的成型工艺和热处理状态。开展了非涂层硬质合金刀具干切削GH4169和K4169的对比试验，从切削力、刀具磨损方面揭示了两种材料加工性能的差异，从力学性能及显微组织两方面解释了差异产生的原因。结果表明，试验各组参数下，两种材料切削力无显著差别；随着切削速度和进给量的增加，切削GH4169时刀具磨损形式由刀尖磨损过渡到后刀面均匀磨损最后转变成沟槽磨损，切削K4169时刀具失效形式主要为后刀面均匀磨损和沟槽磨损，并未出现严重的刀尖磨损，K4169组织中的C化物等硬质点是导致其切削力波动较大及刀具产生沟槽磨损的主要原因。     

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。     

高效切削铁基高温合金刀具磨损特性研究

传统刀具磨损评估标准并以其确定的刀具寿命有一定的局限性,不适用于不同几何角度和不同切削参数下刀具耐磨损性能的比较。本文以刀具磨损新特性—表面磨损率理论为基础,研究了车削铁基高温合金GH2132的刀具磨损特性,得出了最小表面磨损率和所对应的最佳切削速度及温度,为进一步研究加工该高温合金材料在优选刀具和切削参数,提高刀具寿命以及生产效率等方面提供了理论基础。     

汽雾冷却下高速切削GH4169切削力仿真及试验分析

汽雾冷却切削技术可以减少切削过程中的切削力,改善材料的切削性能,提高刀具的使用寿命.文中建立了汽雾冷却下切削GH4169有限元仿真模型,在仿真模型中分析切削力随切削参数变化的规律.其次,在汽雾冷却条件下,使用陶瓷刀片车削GH4169.对比分析仿真数据与试验结果,验证换热系数可提高仿真分析的准确性,为汽雾冷却下高效切削G...     

GH4169高温合金的加工策略

高温合金是一种在航天飞机、运载火箭和相控阵雷达等产品上得到广泛应用的难加工材料,选择合适的刀具材料和切削用量是进行优质、高效、低消耗的精益生产时遇到的技术瓶颈。针对GH4169高温合金进行了切削加工实验,探讨了不同刀具在加工高温合金时的切削温度与刀具磨损情况,并通过硬质合金、陶瓷刀具材料与GH4169工件材料的高温特性研究,得到高温硬度特性曲线。切削实验与高温硬度实验的综合研究结果表明,由于硬质合金的高温硬度衰减较快,硬质合金刀具加工高温合金时切削温度应不高于600℃,宜采用较低切削速度的加工策略以减缓刀具磨损;陶瓷刀具的高温性能优越,宜在切削温度高于700℃的条件下加工高温合金,即可以采用较高的切削速度实现高温合金的高效、高质量加工。     

镍基高温合金在低温冷风微润滑条件下的切削研究

对难加工材料GH4169在传统乳化剂、干车削和低温冷风微量润滑车削条件下进行切削试验,通过设计多因素正交试验方法,建立电阻应变片式测力仪测量切削过程中的动态平均切削力,比较不同润滑方式对切削力及切削温度的影响,得出影响曲线图,从而揭示难加工材料GH4169在车削过程中的切削力变化情况,为实际的生产加工积累和提供基础数据。     

基于血蚶表面微结构的仿生刀具干切削GH4169的性能研究

GH4169具有优异的抗疲劳、抗氧化和耐腐蚀性能,因此广泛应用于航空航天、核能、石油工业等领域,但切削过程中切削力大、切削温度高、刀具粘结磨损严重等切削特性使其成为典型的难加工材料.为改善刀具切削GH4169的恶劣环境,利用血蚶表面微结构具有的减摩耐磨特性,将其应用于刀具前刀面的刀-屑接触区域,通过激光加工制备出仿生刀具.采用切削仿真优化仿生刀具表面微结构参数,选取三组仿生刀具和一组普通刀具进行干切削对比试验.研究结果表明,相比于普通刀具,经过优化后的仿生刀具T8和T20干切削GH4169时在切削力、切削温度、粘结磨损等方面能起到一定程度的改善作用,而未经优化的仿生刀具T25改善效果并不显著.     

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高温合金切削仿真分析及工艺参数优化

以GH4169高温合金为切削仿真分析对象,采用田口法、信噪比分析、极差分析和交互作用分别得出切削深度对切削力影响最大,切削速度对切削温度影响最大,切削温度随着切削速度和进给量的增大而略有增大,切削力随着切削深度和进给量的增大而显著增大,切削力增大会使切削温度升高。运用多目标遗传优化算法,得出切削参数的帕累托最优解集,优化结果和仿真试验结果误差率小于5%。     

GH4169插铣参数对切削力的影响规律研究

为了优化高温合金GH4169插铣加工过程中的切削参数,采用正交试验法进行高温合金GH4169的铣削试验。基于试验法建立了切削力与切削参数之间的经验公式,分析了各切削参数对切削力的影响规律。运用方差分析法检验了经验公式的显著性。结果表明:F_x、F_y、F_z都随着切削速度V_c、每齿进给量f_z、径向切深a_e的增大而增大;三个方向的切削力受径向切深a_e的影响最大,其次是切削速度V_c,每齿进给量f_z的影响最小,且Z方向切削力F_z大于X、Y方向切削力F_x、F_y。     

GH4169插铣参数对刀具寿命影响规律及磨损形貌研究

为了研究GH4169插铣加工中切削参数对刀具寿命的影响规律,采用正交试验法,使用整体硬质合金刀具进行GH4169的插铣试验。运用多元线性回归分析的方法建立刀具寿命的经验公式,分析了切削参数对刀具寿命的影响规律;并采用电子扫描显微镜(SEM)对刀具在不同阶段的磨损形貌进行观测。结果表明:在插铣加工高温合金GH4169过程中,铣削速度对刀具寿命的影响最大,其次是每齿进给量和径向切深。