论文高强度钢加工硬质合金刀片粘结破损和刀—屑元素扩散实验是关于本文可作为硬质合金方面的大学硕士与本科毕业论文废硬质合金1公斤多少钱论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：针对筒节重型切削加工过程硬质合金刀片容易出现粘结破损问题,进行硬质合金刀片粘结破损机理分析,并进行工件材料和刀片材料元素扩散实验研究.首先,分析刀一屑粘结形成实质,并根据筒节重型切削加工条件和材料特性分析刀片粘结破损形成条件；然后,分析硬质合金刀片粘结破损机理；进而,设计元素扩散实验方案,进行高温条件下的元素扩散实验,对试块扩散剖面进行扩散元素分析；最后,分析扩散元素的种类、扩散距离和扩散浓度,通过实验数据可以研究粘结层强度及其对刀片粘结破损的影响,研究结果将为深入研究刀片粘结破损及刀片新材质开发提供一定的依据,
关键词：粘结破损；元素扩散；高强度钢；硬质合金
DOI：10.15938/j.jhust.2015.05.009
中图分类号：TG501
文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2015）05-0046-05
0 引言
加氢反应器是炼油、煤液化生产中的关键装备,重量可达到数百吨甚至上千吨,是由数段经过切削加工的筒节焊接而成的,加氢反应器是高温高压装置,筒节是加氢反应器的关键零件,所以筒节材料采用抗拉强度特别高的耐热特种钢2.25Cr-lMo-0.25V钢.并且其直径最大可达6.4m,最大高度达5.8m,是通过重型车削锻造毛坯的方式制造的,筒节毛坯最大重量可达数百吨,并且锻件表面状态非常恶劣,其表面有坑包型、沟槽型、褶皱型和夹砂等锻造缺陷.筒节荒加工时,切削参数明显区别于普通切削过程,其切削加具有切削深度大（最大可达30mm以上）、材料去除量大（最大可达50%）等特点,由于锻造缺陷的作用,切削深度是不断变化的,甚至使切削处于断续切削的状态（筒节加工过程如图1所示）.相对于普通车削加工来讲,在工艺方而有很大的不同.
2.25Cr-l Mo-0.25V钢是低碳合金钢,具有很高的红硬性和热韧性等特性,其高温力学性能明显高于普通碳素钢,这就进一步增加了锻件加工的难度,并且,切削时不易断屑,缠绕在刀片上的切屑容易破坏刀刃.在重型车削参数及工件材料的难加工性的共同作用下,筒节锻件切削过程中切削力可达数吨,刀一屑接触界面摩擦非常距离,切削温度可达1000℃,导致切削过程中硬质合金刀片失效非常严重,刀片的粘结破损是筒节荒加工刀片的主要失效形式之一（如图l所示）,这严重影响了刀片寿命和生产效率.因此本文进行筒节重型切削过程中硬质合金刀片粘结破损机理分析和刀片材料和工件材料的元素扩散实验研究,为深入研究刀片的粘结失效提供依据.
1 刀-屑粘结破损机理
粘结破损是刀片常见的磨损形式,在重型切削高强度钢过程中,刀片粘结失效更是占有很大比例.研究刀片粘结现象本质以及粘结机理,有利减少刀片破损出现的频率并进行工艺参数和刀片的优化,从而为重型切削刀片开发设计、提高其寿命及加工效率打下基础.
1.1 粘结形成实质
将图2（a）所示的刀片上粘结的切屑掰下,切屑并不是从刀一屑粘结界面分离,而是带走了部分刀片材料,使刀片切削区域形成凹坑,如图2（b）所示.原因是刀一屑之间形成了牢固的粘结,粘结部分强度已经超过切削区域硬质合金刀片内部材料的结合强度,这种粘结现象和压力焊相似,即在一定的压力下,使切削区域的刀片材料和工件材料紧密接触,在较高的温度和一定的时间条件下,双方材料元素发生扩散,形成粘结.
1.2 粘结破损机理分析
采用Deform-3D有限元仿真软件进行重型硬质合金刀片切削筒节材料仿真,切削参数为vc等于60m/min,ap等于20mm,f等于1.6mm/r.通过图3的仿真结果可知,仿真过程中切削区域最高切削温度可达1000℃以上,切削力最大可达3.56t.这就为刀一屑的粘结提供了物理条件,
在切削力的作用下,切屑在前刀面不断的流动和摩擦,破坏了刀片表面的涂层.而光滑的金属表面在微观范围内也是非常粗糙的,由于切削力的作用,切削区域工件和刀片接触界面上的凸起发生相互接触、摩擦和挤压,局部的压力引起材料塑性流动,使材料露出新鲜的表面,则刀片和工件材料以化学纯净的表面直接接触,就为材料间的元素扩散提供了条件,很高的切削温度会加速元素的扩散,最终使切屑和刀片在切削区域形成了冷焊层,从而使切屑和硬质合金刀片粘结.
图3重型切削简节材料过程仿真
切削筒节用的是YT15硬质合金刀片,YT15硬质合金主要是由硬质相WC、TiC和粘结相Co组成的,粘结相Co的浓度决定着硬质合金的强度,同时也决定了工件材料和刀片材料之间的亲和力大小. Fe元素是工件材料中的主要元素,它和刀片材料的中的粘结相Co属于同族的过渡元素,所以它们具有较大的亲和性,容易形成固溶体,如图4所示,通过对刀一屑粘结处进行能谱分析,除了刀片材料的主要元素外,能谱分析图中还存在大量的工件材料扩散元素,如Fe、V、Mo、Cr等,其中也存在刀片材料中的Ti元素（工件材料化学成分如表1所示）.
刀片材料和工件材料之间的元素扩散是刀片粘结破损的主要原因之一.有必要对元素扩散进行定量分析,从而为深入研究刀一屑粘结层形成机理及强度提供基础.因此,进行刀片和工件材料的元素扩散实验,对粘结过程中的元素进行定量分析.
2 刀-屑元素扩散实验
2.1 工件材料和刀片材料的元素扩散实验
进行2.25Cr-lMo-0.25V钢材料和硬质合金刀片材料的元素扩散实验,所需实验设备如表2所示.切削过程中前刀面受到的压力和实验过程中试块受到的压力对元素扩散会有一些影响,但是影响不大,尤其是固体之间的元素扩散,所以在实验过程中忽略了压力的影响,没有控制压紧力.元素扩散过程中压力的作用是使两种材料在微观条件下紧密接触,为了达到这个目的,对试块接触表面进行了金相抛光,在压板的压力下,两种材料可以紧密接触,首先,通过线切割机床等将硬质合金棒和工件切割成较小试块（硬质合金棒：φ16xl0mm；工件材料：20×20×10mm）,用磨床磨平,然后用金相砂纸抛光,并且用硝酸酒精清洗试块,最后通过压板和螺栓将工件材料和刀片材料试块压紧在一起,如图5（a）所示,
总结:本论文可用于硬质合金论文范文参考下载，硬质合金相关论文写作参考研究。
参考文献：
1、 钢结构桥梁高强度螺栓施工质量控制 摘要：随着经济科技不断的发展，钢结构工程在建筑上开始广泛使用。高强螺栓主要用在钢结构的工程上，用来连接钢结构钢板的连接点。高强度螺栓是钢板连接的。
2、 超高强度钢 每当飞机起飞时，是哪个“大力士”支撑着这个“庞然大物”在跑道上颠簸，积蓄了足够的能量后腾空而起？当飞机着陆时，又靠哪个“大力士”吸收震动能量，使。
3、 高强度迪尼玛化纤绳在平衡挂线施工中 ［摘要］高强度迪尼玛化纤绳是近几年来出现的新材料，逐步在送电线路施工中担当受力工具。文章针对在送电线路平衡挂线施工中广泛使用的高强度迪尼玛化纤绳。
4、 汽车大梁用低合金高强度钢板性能和 摘 要：物质条件的丰富，使得人们开始注重生活质量的提高，私家车数量的增多就是一个侧面的表现。私家车数量的激增促进了汽车技术的革新，本文以汽车大梁。
5、 高效能减水剂在高强度混凝土工程中应用和注意事项 摘 要：目前混凝土技术发展的方向是轻质，快硬和高强。由于高强和轻质，快硬密切相关，许多学者认为它的主攻方向是高强。由于高标号水泥的出现，混凝土工。
6、 高强度高性能混凝土干缩 摘 要：由于高性能混凝土具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，因此已经越来越广泛地被应用于工程实际中，影响高性能混凝土干缩。