华中科技大学硕士学位论文
目录
摘要................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................ II 目录.................................................................................................................IV 1 绪论. (1)
1.1 课题来源 (1)
1.2 研究背景及意义 (1)
1.3 深冷加工的国内外研究现状 (2)
1.4 主要内容及研究进展 (8)
2 深冷加工对机械载荷和热载荷作用规律实验分析 (10)
2.1 实验设计 (10)
2.2 深冷加工对机械载荷的影响 (15)
2.3 深冷加工对热载荷的影响 (22)
2.4 深冷加工对机械载荷的影响分析 (25)
2.5 本章小结 (28)
3 深冷加工零件表层残余应力建模 (30)
3.1 残余应力的形成机理 (31)
3.2 深冷加工零件表层残余应力建模 (34)
3.3 有限元法预测深冷加工温降 (38)
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3.4 移动热源方法预测深冷加工温降 (41)
3.5 有限元与移动热源方法结果对比 (46)
3.6 本章小结 (46)
4 零件表层/亚表层残余应力模型验证与实验 (48)
4.1 零件表层/亚表层残余应力的测试平台 (48)
4.2 深冷加工零件表层残余应力模型验证 (50)
4.3 深冷加工对亚表层残余应力的影响 (55)
4.4 液氮冷却/喷射位置对残余应力的影响 (59)
4.5 本章小结 (65)
5 总结与展望 (66)
5.1 总结 (66)
5.2 展望 (66)
致谢 (68)
参考文献 (69)
攻读硕士学位期间发表的论文与申请的专利 (74)
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1绪论
1.1课题来源
本课题得到以下项目的资助：
国家自然科学基金：“基于五轴加工运动综合的复杂零件铣削表面完整性创成机理研究”，项目批准号：51375005。
1.2研究背景及意义
镍基高温合金是高温合金中应用最广泛的一类合金，因其具有较高的高温强度、组织稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性等优良性能，在航天航空业尤其是发动机等关键组件中大量使用。
镍基高温合金在加工过程中切削力大，切削温度高，刀具磨损严重，是典型的难加工材料。在传统的镍基高温合金切削加工过程中，常规冷却液使用量大，对环境污染严重，生产效率低，加工成本高，更重要的是会在表面形成较大的残余拉应力，容易出现表面微裂纹，影响零件的疲劳寿命和使用性能。同时在镍基高温合金的加工过程中，常规冷却液的冷却效果随着切削温度的升高会减弱[1]。
因此为了改善镍基高温合金的切削加工性，延长刀具使用寿命，提高生产效率，提出了以液氮作为冷却液的深冷加工。深冷加工可以有效的降低切削温度，改善刀具磨损，提高生产效率的同时提高工件表面完整性，延长其疲劳寿命并改善使用性能。深冷加工不会产生废液，对环境污染小，对人体没有伤害，是一种健康、环保的生产方式。
表面完整性的指标包括残余应力和表面粗糙度等参数。它反映了工件加工后的表面质量，工件的表面质量会影响工件的使用寿命和服役性能。分析、测量工件的表面完整性有助于提高工件的表面质量，增加工件的可靠性，具有重要的指导意义。
研究深冷加工镍基高温合金表面完整性影响，分析深冷加工表层/亚表层残余应力形成机理，建立深冷加工切削参数和残余应力关系，以及探索液氮喷头的喷射/冷