高速钢刀具深冷处理设备改进设计及工艺研究

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1、国内图书分类号：TG156.91密级：公开国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文高速钢刀具深冷处理设备改进设计及工艺研究年级二〇一五级姓名尹福兰申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师丁国富教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TG156.91U.D.C:621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDEVICEDESIGNIMPROVEMENTSANDTECHNOLOGICALSTUDYONHIGHSPEEDSTEELCUTTERCRYOGENICTREAT

2、MENTGrade:2015Candidate:YinFulanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEgineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.DingGuofuMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着现代制造技术的发展，航空、汽车、模具等行业对机加工的加工量和加工效率有了更高的要求，切削过程中切削用量增加，温度较高，刀具磨损严重，降低了刀具使用寿命，对刀具耐用度造成了较大的影响。改善刀具材料耐磨性是提高刀具使

3、用寿命的核心，也一直是提高刀具整体性能的主要研究方向。深冷处理作为传统热处理的扩展，它能有效提高材料的强度、韧性和耐磨性。深冷处理设备和深冷处理工艺中的深冷温度、时间以及工艺顺序均对深冷处理效果有较大的影响。本文首先对深冷处理设备的换热制冷系统进行分析，对比了辐射换热制冷系统和对流换热制冷系统，结合两者优点提出一种复合换热制冷系统，并基于该系统对深冷处理设备进行改进，改进后的设备具有控温更精确，内部温度均匀，结构简单等优点。其次对深冷处理工艺参数进行研究，提出了一种基于马氏体相变动力学理论求解深冷时间和温度的方法。并以M2高速钢立

4、铣刀为实验对象，使用改进的设备进行了试验，采用硬度值和VB对深冷处理效果进行双重评价。试验结果表明：刀具深冷处理效果的影响因素主次顺序为深冷温度、深冷时间、降温速率；深冷时间越长，温度越低，效果越好，但是深冷处理效果随时间、温度的增加均呈现先快速提高，后缓慢增长的趋势，该趋势与计算结果保持一致；对耐磨性影响最好的深冷工艺是-194℃×2h×5℃/min×2次，在实验工况下，刀具耐磨性最高提高47.5%，该工艺水平组合的深冷时间和温度也是计算得到的最优解。最后研究了深冷处理对刀具耐磨性的影响，研究结果表明：多次深冷处理后刀具耐磨性均

5、优于一次深冷处理，且在-194℃时多次深冷处理后，刀具硬度与耐磨性提高最大。对比了深冷处理前后刀具磨损形貌，深冷处理后的刀具烧伤程度更轻，粘接磨损也较少，刀具散热性更好，氧化磨损更低，耐磨性更好。关键词:耐磨性；深冷处理；复合换热制冷系统；马氏体相变；后刀面磨损量西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththedevelopmentofmodernmanufacturingtechnology,themachiningprocessingcapacityandprocessingefficiencyhasahi

6、gherrequestinaerospace,automotive,toolingandotherindustries.Lifeofcuttingtoolwasseverelyreducedduringprofilinghard-to-cutmaterialthathasgreatimpactontool’swearing.Thekeytoimprovethelifeofcuttingtoolisthewaytoimprovethewearresistanceofthecuttingtoolmaterial,andit’salso

7、themainresearchdirectiontoimproveoverallperformanceofcuttingtools.Cryogenictreatmentasanextensionoftheconventionalheattreatmentcanimprovestrength,toughnessandwearresistanceofmaterials.Thedeepcryogenictreatmentequipmentandprocessesincludingcoolant,holdingtimeandthesequ

8、enceofprocesseshaveagreatinfluenceonthetreatmenteffect.Firstly,thepaperproposedacompositeheatexchangesystemanddevicedesigned