【摘 要】
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GH4169是一种高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀的镍基高温合金,它由多种元素组成,具有较高的抗蠕变性能和较好的热稳定性。由于镍基高温合金这些特有的物理特性,在对其进行切削加工时,普通刀具磨损严重、刀具使用寿命短。为解决这一问题,本文结合仿生学,提出微织构刀具的设计想法和思路:在硬质合金刀具前刀面加工出不同形貌的微织构,再通过试验与仿真相结合的方法,在汽雾冷却切削条件下切削GH4169,以刀具最小磨
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“汽雾冷却下微织构刀片切削镍基高温合金摩擦特性研究”（51675144）；
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GH4169是一种高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀的镍基高温合金,它由多种元素组成,具有较高的抗蠕变性能和较好的热稳定性。由于镍基高温合金这些特有的物理特性,在对其进行切削加工时,普通刀具磨损严重、刀具使用寿命短。为解决这一问题,本文结合仿生学,提出微织构刀具的设计想法和思路:在硬质合金刀具前刀面加工出不同形貌的微织构,再通过试验与仿真相结合的方法,在汽雾冷却切削条件下切削GH4169,以刀具最小磨损量为目标,对微织构刀具的磨损及寿命进行分析与预测,具体研究内容如下:（1）分析切削过程中刀具前刀面磨损情况,确定微织构的有效工作区域及合理排列方式。结合仿生学设计并加工五种不同形貌的微织构刀具。（2）建立了汽雾冷却切削环境下DEFORM-3D切削仿真模型,进行刀具磨损仿真分析,分析五种不同形貌微织构刀具前刀面磨损情况,优选出磨损深度变化最小的微织构形貌。（3）针对最优形貌的微织构刀具,改变微织构的尺寸参数,在相同工况下,以刀具前刀面的磨损深度变化最小为目标,仿真分析得到最优形貌下的一组最优微织构尺寸参数;并使用这组最优尺寸参数的微织构刀具,在不同的切削参数下进行仿真分析,以刀具前刀面磨损深度变化范围最小、切削温度最低为目标,得到一组最优切削参数。（4）在汽雾冷却条件下进行切削试验,分析微织构刀具前刀面磨损情况。采用微元法,先估算五种微织构形貌刀具前刀面的磨损面积,再针对凹坑微织构估算不同微织构尺寸参数下刀具前刀面的磨损面积。通过分析凹坑微织构距切削刃的距离、凹坑直径以及凹坑间距对刀具磨损的影响与作用规律,优选出最优微织构尺寸参数,并与仿真结果进行对比分析。（5）采用阶梯车削试验法,对无织构刀具以及尺寸参数最优的凹坑微织构刀具进行刀具寿命预测,从粘结、扩散、磨粒磨损等方面分析微织构的置入对刀具寿命的影响。
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