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涂层刀具切削奥氏体不锈钢的磨损机理研究

朱振国  
【摘要】:奥氏体不锈钢属于难加工材料。它具有以下加工特性:加工硬化严重、切削力大、切削温度高等。一般的刀具加工奥氏体不锈钢磨损严重,刀具使用寿命较短。通常用于加工奥氏体不锈钢的刀具材料有硬质合金刀具、金属陶瓷刀具和涂层刀具。为了深入探讨涂层硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢的磨损机理,本文研究了YBG202涂层硬质合金刀具干切削奥氏体不锈钢0Cr18Ni9的过程。 首先,根据试验数据记录,作出不同切削速度下涂层刀具车削不锈钢的刀具磨损曲线。结果表明,随着切削速度提高,刀具初期磨损曲线斜率变大,磨损剧烈。 其次,探讨了涂层刀具的磨损(破损)形态和机理。试验认为YBG202涂层刀具的磨损和破损形态为后刀面磨损、边界磨损和刀尖破损。涂层刀具车削不锈钢时,刀具的磨损机理为粘结磨损,扩散磨损和氧化磨损,其中,切削速度较低时,刀具的失效标准是刀尖破损,当速度较高时,刀具的失效标准是后刀面磨损。 最后,利用有限元软件ABAQUS模拟涂层刀具切削奥氏体不锈钢过程,发现剪切角随着切削速度的提高而增大,切屑变性系数减小。这一现象验证了切屑形态变化的原因就是切削速度的提高。同时仿真结果显示在切削过程中刀尖应力集中,这点也证明了刀具破损形态主要是刀尖破损。


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