高速切削過程絕熱剪下局部化斷裂飽和極限理論與套用

《高速切削過程絕熱剪下局部化斷裂飽和極限理論與套用》是依託大連理工大學,由王敏傑擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速切削過程絕熱剪下局部化斷裂飽和極限理論與套用
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王敏傑

項目摘要

高速切削過程中切削速度的不斷提高，使得越來越多的材料發生絕熱剪下形成鋸齒形切屑，絕熱剪下帶的演化而導致鋸齒形切屑的斷裂是高速切削過程的一種必然結果，會對切削加工性產生直接影響。本項目針對高速切削過程，通過對主剪下區內絕熱剪下帶與巨觀裂紋的相互作用以及對應斷裂面微觀組織變化的分析，揭示絕熱剪下局部化斷裂的速率相關機制並建立物理模型；根據主剪下區的動力學特性，提出熱塑性剪下波導致形成絕熱剪下帶的基本思想，並用於絕熱剪下局部化斷裂理論建模；提出絕熱剪下局部化斷裂能量飽和極限定義，分析斷裂時絕熱剪下頻寬度與帶內能量匯聚程度的相關性規律，建立絕熱剪下局部化斷裂飽和極限理論；形成絕熱剪下局部化斷裂的預測方法，針對典型材料預測絕熱剪下局部化斷裂的臨界切削條件並實驗驗證。研究結果有助於深入認識絕熱剪下局部化斷裂在高速切削加工中的作用，進一步最佳化高速切削過程，為高速切削技術的更好套用提供充分的理論基礎。

結題摘要

高速切削過程的絕熱剪下局部化斷裂是高速切削過程絕熱剪下演化的必然結果，直接影響材料的切削加工性能。通過高速切削實驗和微觀實驗，獲得了中碳鋼、不鏽鋼和鈦合金絕熱剪下帶斷裂過程的切屑根部金相顯微照片，通過分析主剪下區絕熱剪下帶與巨觀裂紋的相互作用以及對應斷裂面微觀組織變化，建立了絕熱剪下局部化斷裂的速率相關機制物理模型；提出了熱塑性剪下波導致形成絕熱剪下帶的基本思想，推導了絕熱剪下飽和極限和飽和度的表達式，提出了絕熱剪下局部化斷裂的力學判據，分析了斷裂時變形條件和材料特性與絕熱剪下帶能量匯聚的相關性規律，建立了絕熱剪下局部化斷裂飽和極限理論；根據絕熱剪下局部化斷裂的飽和極限理論、材料動態本構關係、切削條件與絕熱剪下變形條件的耦合關係，建立了高速切削過程絕熱剪下局部化斷裂臨界切削條件的預測模型。結果表明：絕熱剪下局部化斷裂的臨界切削速度隨刀具前角的減小和進給量的增大而減小。導熱性好、應變硬化和應變率強化效應高、壓應力敏感的材料，對絕熱剪下局部化斷裂的敏感性相對較高。研究結果有助於深入認識絕熱剪下局部化斷裂在高速切削加工中的作用，為高速切削技術的更好套用提供充分的理論基礎。