华南理工大学学报(自然科学版)

作者：靳淇超, 李军, 汪亮亮, 谭海兵, 李福林, 付锐, 孟令超, 郭磊

单位：1.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安 7100642.中国航发西安航空发动机有限公司，陕西 西安 7100213.中国航发四川燃气涡轮研究院，四川 成都 6105004.北京钢研高纳科技股份有限公司，北京 100081

关键词：铸&锻高温合金GH4198,锯齿形切屑,滑移线场,有限元分析,切屑成形机理

基金：中国博士后科学基金面上项目(2024M762450)

为揭示铸&锻高温合金GH4198锯齿形切屑的成形机理，并通过理论模型预测切屑形貌，开展了直角切削实验，再基于滑移线场模型预测切屑的几何形状，分析切削参数对切屑成形的影响。提出了考虑刀具钝圆半径的三阶段锯齿形切屑成形模型，建立了二维正交切削的热力耦合有限元模型，并通过实验验证有限元模型的合理性。基于仿真得到的切屑形成过程的应力、等效塑性应变和温度等参数的变化，分析了锯齿形切屑的成形机理。结果表明：剪切角随切削速度和进给量的增加而增大，切屑厚度随切削速度的增大而减小；切削速度为10、20和30 m/min时，切屑厚度预测值的相对误差分别为4.20%、12.34%和24.73%，最大切屑厚度压缩比分别为3.19、2.78和2.26，切屑锯齿化程度分别为0.20、0.36和0.58；切削速度为30 m/min时，切屑出现明显裂纹，且锯齿齿形整体倾斜；刀具进给量为0.05、0.10和0.15 mm/r时，最小切屑厚度预测值的相对误差分别为17.66%、8.66%和5.07%，最大切屑厚度压缩比分别为2.82、2.78和2.61，切屑锯齿化程度分别为0.12、0.36和0.42；滑移线场模型能有效预测切屑厚度随切削参数的变化；随切削速度和进给量的增大，切屑厚度压缩比呈减小趋势，锯齿化程度增大且增大趋势逐渐减缓。该文还通过有限元仿真分析了刀具钝圆半径对切屑成形的影响，验证了锯齿形切屑成形理论模型的有效性。

来源：2025年第5期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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