镍基粉末冶金高温合金钻削仿真与试验研究

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镍基粉末冶金高温合金具有优良的热强性能、热稳定性能和热疲劳性能，是航空和航天领域的关键材料，它广泛应用于航空喷气发动机及工业燃气轮机等热端部件的制造。FGH97作为我国自主研制第三代镍基粉末冶金高温合金材料，具有镍基粉末冶金高温合金的典型特点，在航空航天零部件制造中具有广泛的应用前景。
　　由于镍基粉末冶金高温合金材料具有强度高、硬度大、导热系数低和多孔性结构等特点，属于典型的难加工材料。其钻削加工更为困难，主要表现为钻削力大、钻削温度高、钻头磨损及破损严重以及使用寿命短等。因此，本文首先采用快速落刀法，研究了镍基粉末冶金高温合金的钻削变形量随钻削参数的变化规律。
　　本文采用单因素试验法，借助金属切削有限元仿真软件Third Wave AdvantEdge对镍基粉末冶金高温合金钻削过程进行仿真，分别研究了钻削速度、进给量对钻削力、扭矩、钻削温度的影响规律以及钻削加工该材料时刀具钻削温度沿主切削刃的分布特征。其中，在进给量为0.01-0.07mm/r范围内，随进给量增加，钻削力、扭矩以及钻削温度均增大；在钻削速度为10-25m/min范围内，随钻削速度的增加，钻削力和扭矩的影响较小，钻削温度快速升高。根据钻削仿真结果，得到一组钻削镍基粉末冶金高温合金最优参数解：进给量为0.05mm/r、钻削速度为20m/min。其次，根据仿真试验分别选取若干组参数进行钻削试验得，在相同钻削参数下，试验和仿真结果的误差均在10％以内，并且两者的变化趋势相一致，表明镍基粉末冶金高温合金钻削仿真能够有效的反映钻削试验规律，可以为后续实际钻削加工镍基粉末冶金高温合金进行理论指导。
　　本文采用单因素试验法，分别研究了钻削速度和进给量对孔加工表面粗糙度、加工硬化的影响。其中，随钻削速度增加，孔加工表面粗糙度值为先减小后逐渐增大；每齿进给量变化对孔加工表面粗糙度值影响较小，同时，对孔表面的加工硬化呈先降低后升高趋势，并且硬化率均在140%左右。根据仿真优化得到钻削参数，进行刀具寿命及随着刀具磨损工件加工表面质量的变化规律,得当刀具后刀面磨损量达到VB0.16mm时，刀具进入快速磨损阶段。

著录项

作者
王辉;
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作者单位

济南大学;

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授予单位济南大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名郭培全;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TG132.32;
关键词
镍基粉末冶金; 高温合金; 钻削机理; 加工表面质量; 参数优化;

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