金属表面梯度纳米结构的切削制备技术

在工件表面覆盖一层梯度纳米结构提高其硬度、抗疲劳强度、抗腐蚀强度等服役性能,已成为一种重要的表面强化技术。塑性变形是表面梯度纳米结构形成的一种有效途径,而切削加工作为一种典型的塑性变形过程(应变可达13,应变率可达106s-1)满足了这一要求。对国内外相关研究成果进行梳理,从切削加工制备梯度纳米结构的理论基础入手,通过阐明塑性变形-应变、应变率-位错等之间的关系,描述切削过程中切削表面与切屑的微观组织演变,并结合有限元仿真分析和切削加工实验对切削加工过程中制备梯度纳米结构的可行性进行分析。具体阐述了切削制备技术的特点与优势,如缩短工件生产周期,降低生产成本,提高加工效率,拓展加工范围等;提出切削制备梯度纳米结构所面临的一些基础性难题,例如,晶粒细化机理和微观组织演变过程存在争议,切削过程中切削热引起再结晶问题,形成的梯度纳米结构难以达到服役要求等。最后,对切削制备技术发展过程中所要突破的关键技术及未来应用前景进行了展望。

涂层刀具硬态车削H13钢温度场模拟研究

基于有限元方法建立了H13钢硬态车削的仿真模型,应用Ti N、Ti C、Ti Al N、Al2O3涂层刀具对硬态切削H13钢在切削速度100-400m/min范围内的切削温度进行了模拟研究,重点分析了刀具前刀面上关键点的温度变化趋势及切削速度对该点温度的影响。仿真结果表明:涂层材料对切削温度产生一定影响,Ti C涂层刀具切削时温度最低;切削速度对切削温度有直接影响,切削速度越高,切削温度越高,越容易形成锯齿形切屑;刀具前刀面温度最高点出现在前刀面靠近刀尖的一点,即容易形成月牙洼磨损的位置。