高压冷却下PCBN刀具切削高温合金表面残余应力分析及变质层成形机理

• 作者: 吴明阳 张亚利 程耀楠 张剑宇 褚维旭
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 高压冷却 残余应力 变质层 晶粒细化 微观组织
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 制造工艺与装备
• 页码范围: 231-243
• 页数: 13页
• 分类号: TG501
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2022.01.231

摘要

镍基高温合金是一种典型的难加工材料,在高温下具有优良的机械性能,广泛应用于航空航天、能源等领域.切削过程中,在切削力和切削热的共同作用下,工件材料发生严重的塑性变形,导致已加工表面残余应力和变质层分布不均匀,从而降低工件的疲劳强度,高压冷却润滑辅助加工技术可有效改善此问题.因此,研究高压冷却下GH4169切削表面残余应力和变质层具有重要的理论意义和实用价值.首先,对不同冷却压力下的温度、应力和残余应力进行仿真分析,采用X射线衍射法对不同冷却压力下的切削表面残余应力进行测量,分析冷却压力对切削表面残余应力的影响规律,并与仿真结果进行比较;其次,在残余应力结果分析的基础上,利用EDS和XRD观测GH4169已加工表面变质层与基体的微观组织结构并进行对比分析;最后,分析切削速度、进给量和冷却压力对已加工表面变质层厚度的影响.结果 表明:已加工表面变质层的XRD衍射峰比基体的XRD衍射峰宽而低,说明GH4169已加工表面变质层出现了晶粒细化现象;在给定的参数范围内,随着切削速度、进给量的增大,变质层厚度也随之增加,但随着冷却压力的增大,减弱了由热-力耦合和塑性变形综合作用下而引起残余应力分布不均匀的情况,进而使变质层厚度呈减小趋势.