硬質(zhì)合金刀具粘結破損熱力學分析及熵產(chǎn)生模型建立.pdf

1、2.25Cr1Mo0.25V鋼是我國石油工業(yè)生產(chǎn)中使用的核心設備加氫反應器筒節(jié)的重要金屬材料，2.25Cr1Mo0.25V具有強度高、塑性好、耐高溫等優(yōu)點，是一種非常難加工的材料，刀具破損現(xiàn)象頻發(fā)，嚴重制約了生產(chǎn)效率的提高與生產(chǎn)成本的控制。本文依托國家自然科學基金(課題編號：51075109)“高效重型切削筒節(jié)材料刀具粘結破損機理研究”，針對硬質(zhì)合金刀具切削2.25CrlMo0.25V過程中刀具粘結破損嚴重問題，利用熱力學理論對刀具的粘

2、結破損進行分析研究。
　　首先，搭建了以工件材料為2.25Cr1Mo0.25V鋼的切削實驗平臺，進行了硬質(zhì)合金刀具粘結破損對比實驗，從中選擇出了粘結破損更為嚴重的YG8刀具；分析了刀-屑接觸狀態(tài)，建立了刀-屑接觸面積的計算公式；根據(jù)切削力實驗數(shù)據(jù)建立了切削力經(jīng)驗公式，并通過實驗進行了驗證。
　　其次，根據(jù)切削熱的傳導模型計算出了傳入刀具的熱流密度；分析了刀具材料和切削參數(shù)對切削溫度的影響規(guī)律；通過 Thirdwave有限元仿

3、真軟件，對刀具溫度場進行了仿真分析，并獲得了刀具前刀面的溫度分布，發(fā)現(xiàn)距切削刃大約0.5mm處時切削溫度達到最大值，為研究切削溫度對粘結破損的影響規(guī)律提供了基礎。
　　最后，簡要分析了硬質(zhì)合金刀具粘結破損的形成條件和形成過程，并分析了切削溫度和微裂紋對粘結破損的影響；通過建立的粘結破損吉布斯自由能函數(shù)對粘結破損進行熱力學分析，建立了刀具粘結破損深度和粘結吉布斯自由能之間的關系式。根據(jù)最小熵產(chǎn)生原理建立了塑性變形區(qū)和刀-屑接觸區(qū)的熵