钢结硬质合金GT35切削去除机理研究

为研究金刚石磨粒刀具切削钢结硬质合金GT35的微观刻划过程与材料去除机理,以单颗粒金刚石刻划实验为研究手段,分析其微观切削力的影响因素及材料的微观去除过程。通过单颗粒金刚石变切深实验发现,切削力与切痕截面积之间呈线性关系,获得的线性比例系数k的估计值可通过单颗粒金刚石等切深实验修正。随后,通过扫描电镜对GT35材料表面切痕形貌进行观测,并用激光共聚焦显微镜对其形貌进行三维建模,研究不同刻划深度下的材料去除模式。结果表明:修正后k(F_(x))为0.02629 N/μm^(2)(R_(1)=0.99046),k(F_(z))为0.04642 N/μm^(2)(R2=0.99408);调质GT35材料在多种切深下均以塑性去除为主,其中切痕底面呈现明显塑性剪切去除状态,切痕边缘位置呈现一定的脆性断裂状态。刀具在切削过程中会在刀尖处形成材料堆叠死区,引起刀具崩刃及磨损,且切痕表面形貌的形成与刀具磨损密切相关。

碳化钛颗粒增强钢基复合材料超声振动辅助划痕仿真及试验研究

碳化钛(TiC)颗粒增强钢基复合材料具有较高的强度、硬度和耐磨性,在精密航空航天零件中广泛应用。由于材料中TiC硬质颗粒的存在,导致了加工表面质量差、刀具磨损严重等问题,超声振动辅助加工被尝试用于解决该问题,但在超声振动辅助条件下针对该材料的去除机理尚不明确,参数优化缺乏理论指导,通过开展超声振动辅助划痕仿真及试验研究,探究该材料在超声振动辅助条件下的去除机理和表面创成机制。首先基于TiC颗粒大小、形态、分布特征以及颗粒和基体的材料特性建立了材料的有限元仿真模型,然后分析了单颗金刚石超声振动辅助划痕过程中材料去除特性以及表面创成机制,并开展了验证试验。结果表明:仿真模型的划痕力预测值与试验值误差小于16%;在划擦过程中,TiC颗粒受到的最大应力为拉应力,基体受到的最大应力为压应力;与传统划痕相比,超声振动辅助划痕过程中单颗金刚石与工件间歇性分离,划痕力呈现周期性变化,平均划痕力降低16%-50%;在超声振动辅助条件下,由于单颗金刚石对TiC颗粒的锤击作用,基体材料塑性变形更大,更多的颗粒与基体脱粘变成切屑,导致划痕表面形成更大的空腔,此研究可为后续加工过程中工艺参数选择提供指导。