【摘 要】
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钛合金作为新型合金材料,具有高强度,良好的抗蚀性及耐低温性能,在各个制造领域均被广泛使用。但钛合金的切削加工性能较差,在加工中会出现切削力较大、切削温度较高及刀具失效较快等现象。为了解决上述问题,在铣削钛合金时选择合适的加工方式是十分必要的。本文结合毛细管动力学建模,流体仿真及铣削钛合金试验,开展了关于超临界二氧化碳低温微量润滑（scCO2-MQL）铣削过程中冷却润滑机制方面的研究。研究内容主要包
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:“航空发动机γ-TiAl 合金叶片超临界二氧化碳-微量润滑铣削技术研究”（项目号:52075135）；
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钛合金作为新型合金材料,具有高强度,良好的抗蚀性及耐低温性能,在各个制造领域均被广泛使用。但钛合金的切削加工性能较差,在加工中会出现切削力较大、切削温度较高及刀具失效较快等现象。为了解决上述问题,在铣削钛合金时选择合适的加工方式是十分必要的。本文结合毛细管动力学建模,流体仿真及铣削钛合金试验,开展了关于超临界二氧化碳低温微量润滑（scCO2-MQL）铣削过程中冷却润滑机制方面的研究。研究内容主要包括以下几个方面:首先对超临界二氧化碳低温微量润滑的特性进行分析,分析干冰颗粒作用在切削区时的影响,建立毛细管模型,并对超临界CO2-MQL渗透刀-屑接触区的过程进行动力学分析;采用Fluent仿真软件对低温流体流经毛细管的过程进行仿真;开展超临界二氧化碳微量润滑作用时的边界润滑层动力学分析,通过对刀-屑接触区的摩擦系数进行表征,描述超临界二氧化碳微量润滑的润滑作用机制。其次进行超临界CO2-MQL喷射实验,测得不同条件下刀具和工件材料的降温速率;通过流体仿真分析射流结构及低温流体与不同板材的传热情况,对比仿真与实验结果验证仿真模型的准确性,最后使用上述仿真模型进行高温条件下刀具与工件材料的冷却仿真。最后开展干式条件下与超临界CO2-MQL条件下铣削钛合金TC11的实验,进行两种不同条件下的刀具磨损及破损研究,阐述铣削钛合金TC11时的磨损及破损机制;对比不同磨损时期刀具磨损及破损的形式,探究不同加工条件对于铣削时刀具磨损及破损的影响,为高效铣削钛合金TC11提供参考。
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