切削SiCp/Al复合材料的切屑形成及颗粒损伤仿真分析

为探究SiCp/Al复合材料在切削过程中的切屑形成及颗粒损伤过程，运用ABAQUS有限元分析软件建立了考虑颗粒随机分布的SiCp/Al复合材料切削仿真模型，并在模型中分别定义了Al基体、Al基体-SiC颗粒结合界面以及SiC颗粒的损伤失效行为。结果表明，裂纹在Al基体-SiC颗粒结合界面或Al基体中的形成与扩展是导致切屑断裂的主要原因，也是影响切屑形态的主要因素；SiC颗粒存在完全断裂、局部破碎、整体拔出以及局部脱黏等损伤形式，并相应在切削加工表面或亚表面留下划痕、凹坑、孔洞和凸起等缺陷；椭圆形SiC颗粒的中心位置相对于切削路径的位置越高，SiC颗粒越容易脱黏，切削加工表面缺陷也越小；椭圆形SiC颗粒倾斜夹角(椭圆形长轴与切削方向之间的夹角)为135°时，颗粒损伤程度最高，切削加工表面缺陷最大。分析切屑形成和颗粒损伤过程是研究SiCp/Al复合材料切削加工特性的有效途径，对于优化SiCp/Al复合材料的制造工艺，改善SiCp/Al复合材料已加工表面质量具有重要意义。