热氢处理对钛合金切削力和切削温度的影响研究任务书

一、论文说明：

由于极高的比强度和极强的耐腐蚀性，钛合金已成为当今世界航空航天业的必备材料，同时，其它诸如某些特定武器装备、导弹、潜艇、石油、化工等行业对钛合金的需求量也与日俱增。然而，由于钛合金材料导热系数相对较小，与刀具材料亲和性强，化学活性大，弹性模量小，使钛合金又表现出难加工的一面，切削加工也不例外。总之，目前钛合金的切削加工技术，国内与国外虽存在差距，但总体上都处在高成本低效率加工的低水平上，这已经成为制约钛合金材料进一步大规模推广应用的瓶颈，于是围绕钛合金切削加工而开展的新工艺和新技术研究逐渐成为热点。钛合金热氢处理技术是以氢作为临时合金化元素，通过控制钛氢系统中置氢量、存在状态及相变过程，实现钛氢系统最佳组织结构，从而改善钛合金加工性能的一种新工艺、新方法。

为了研究热氢处理改善钛合金切削加工性的机理，我们需要研究热氢处理对钛合金切削加工过程中的切削力、切削温度、切削变形、刀具磨损等方面进行深入研究。本论文拟研究热氢处理对钛合金切削加工中切削力、切削温度的影响，总结影响规律，为揭示热氢处理改善钛合金切削加工性的机理提供基本依据。

车削力的测量采用测力仪，三向测力仪在一次车削中同时测出主切削力Fz、切深抗力Fy及进给抗力Fx三个方向的切削力。测力仪按其测量原理可分为机械式、液压式和电测式测力仪。电测式测力仪又可分为电阻应变式、电磁式、电感式及压电式测力仪。本实验拟采用压电式测力仪，其工作原理是利用某些非金属材料（如石英晶体、压电陶瓷等）的压电效应，即当受外力作用时压电材料表面将产生电荷，电荷的多少仅与所施加外力的大小成正比。用电荷放大器将电荷转换成相应的电压参数，再换算出力的大小。切削热电势的测量采用自然热电偶法，结合刀具和工件材料的温度－热电势标定曲线，得到刀具前刀面与切屑接触区的平均温度值。切削力、切削温度测量试验系统原理图如下图所示。

切削力、切削温度测量试验系统原理图

二、论文内容及要求：

1. 主要研究内容：

(1)掌握典型钛合金材料（如T6Al4V）特性以及其与切削力相关的力学性质；

(2)理解压电式测力仪测量切削力的基本实验原理，理解热电偶测温基本原理；

(3)搭建切削力、切削温度测量实验平台；

(4)测量不同切削参数下典型钛合金材料切削过程中的切削力、切削温度，分析切削参数对切削力、切削温度的影响规律；

(5)总结热氢处理对钛合金切削力、切削温度的影响规律，分析可能原因。

2. 主要要求：

(1) 数据及实验要求：实验数据客观准确、三次实验结果的重复性好，切削力、切削温度测量实验系统稳定可靠，数据测量中干扰信号小；

(2) 车削参数要求：切削速度v_c取20~150m/min、进给量f取0.1~0.3mm/r、切削深度a_p取1~5mm，刀具选用硬质合金刀具。

(3) 设计说明书要求：约40页左右，遵照《南京林业大学毕业设计撰写规范》书写和排版；要求正文语句通顺、计算正确、内容逻辑性强。