基于ABAQUS镍基高温合金锯齿形切屑形成过程的有限元模拟

为了研究和预测镍基高温合金切削加工中锯齿形切屑形成过程,利用有限元分析软件ABAQUS建立了正交切削的有限元模型。该模型采用修正的Johnson-Cook非线性热黏塑性本构模型、剪切失效切屑断裂准则和粘结-滑移混合摩擦模型等关键技术,并通过模拟与试验的对比分析,验证了其准确性。模拟及分析结果表明,锯齿形切屑形成过程包括窄带状第一变形区的形成和集中剪切滑移带的形成两个阶段,突变性剪切失稳是锯齿形切屑形成的诱因。

基于ABAQUS的镍基高温合金锯齿形切屑演变过程及机理研究

利用ABAQUS软件建立正交切削有限元模型。该切削有限元模型采用修正的Johnson-Cook非线性热黏塑性本构关系和修正的Coulomb摩擦理论以及金属切削切屑剪切失效断裂准则,并通过模拟与试验的对比分析,验证了其正确性。模拟与分析结果表明:锯齿形切屑的演变过程由锯齿雏形、锯齿雏形到锯齿节块、锯齿节块到锯齿切屑三个阶段组成。温度弱化作用使剪切滑移变形始于切削层下部(靠近刀尖区域),并呈尖峰状向切削层顶表面方向扩展;当刀尖处金属发生热塑失稳时,剪切滑移瞬间扩展至切削层顶表面,形成了完整的剪切滑移窄带,形成锯齿雏形;剪切滑移窄带内的金属基本均处于热塑失稳状态,锯齿雏形将沿着整个变形窄带发生集中剪切滑移变形,形成锯齿节块;锯齿节块进入第Ⅱ变形区后,集中滑移窄带内的金属仍处于热塑失稳状态,在前刀面的推挤作用下,锯齿节块将继续沿着集中滑移窄带发生集中剪切滑移变形,直至离开第Ⅱ变形区,形成锯齿切屑。

同等力学性能的非调质钢与调质钢切削力对比研究

采用正交试验方法,对比研究了同等力学性能的非调质钢与调质钢的切削力,分析了切削用量对切削力的影响,建立了切削力经验公式。试验结果及分析表明:在相同切削用量下,除了背向力两组异常数据外,非调质钢的三向切削力均小于调质钢;非调质钢与调质钢的切削力随刀具进给量、切削深度、切削速度的变化规律相同,符合传统的切削理论;所建立的非调质钢切削力经验公式经检验,高度显著,置信度达到99%;经验公式预测值与实测值非常吻合,两者之间的误差在3%-8%之间。