基于热力耦合的单磨粒临界磨削仿真分析

摘要：

目的通过仿真研究磨削中单磨粒几何特征对切屑根部材料分离的影响,得到脆-塑转变的临界磨削参数值.方法针对Ti6Al4V合金,通过对单磨粒划擦的分析,建立热-力耦合平面仿真模型,研究切屑根部有效流动应力随单磨粒刃圆半径和磨削深度的变化情况.结果在磨粒刃口处,刃圆半径r=0.1 μm时,磨削深度h≈0.02 μm,出现脆-塑转变的临界现象;在h＞0.3 μm时,可能会实现材料的塑性去除,磨削热效应对其有促进作用.刃圆半径r=1 μm时,磨削深度h为0.2～3μm,有效流动应力的最小值为948.479 MPa,此时在磨粒刃口处几乎没有材料塑性流动的现象,磨削热效应不明显.刃圆半径r=10 μm时,磨削深度h为2～30 μm,有效流动应力的最小值为716.351MPa,最大值为763.59MPa,磨粒刃口处切屑以塑性流动方式产生,磨削热对其有一定的促进作用.结论仿真得出使切屑根部材料实现塑性流动的单磨粒刃圆半径、磨削深度阈值范围和脆-塑转变的临界值,同时得到磨削热效应对切屑形成的作用效果.取刃圆半径为0.1 μm或者10μm左右的磨粒,适当增大磨削深度,可实现切屑根部材料的塑性流动,降低对磨粒的冲击作用,并提高磨削效率.

关键词：单磨粒、刃圆半径、磨削深度、有效流动应力、热效应、临界磨削

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分类号：TG356.16(金属压力加工)

资助基金：国家自然科学基金项目51275490;中北大学研究生科技基金项目20151215;Supported by the National Natural Science Foundation of China51275490 and the Science and Technology Foundation of Post Graduate of North University of China20151215

在线出版日期：2016-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：144-149