不同切削参数下激光熔覆层加工性能有限元仿真研究

摘要

为探究激光熔覆层与匀质基体切削加工的不同之处和影响熔覆层加工性能的因素，采用ABAQUS仿真软件建立了以42CrMo钢为基体的镍基熔覆层的二维切削仿真模型。通过改变切削用量和刀具前角，观察匀质基体和熔覆层在切削仿真中的切向分力、径向分力、应力演变和等效塑性应变演变的结果。在相同切削用量下，切削加工熔覆层产生的切削力远远大于匀质基体中的切削力，相比于切削速度，切削深度对切削力的影响作用更为显著，熔覆层的加工具有分层切削的特点；熔覆层切削仿真中的应力大于匀质基体的应力，应力在熔覆层和匀质基体中均沿工件厚度连续传递并衰减；匀质基体和熔覆层的近加工表面塑性应变层随切削深度的增加不断加深，在大的切削深度下，熔覆层中发生塑性应变不连续的现象；熔覆层加工临界切削深度的选择与径向分力有关。由于熔覆层材料与匀质基体材料力学性能差异大，较大切削深度下的加工可能出现塑性应变不连续的现象并影响熔覆层的加工质量，所以熔覆层的加工应在较小切削深度下进行。

关键词

激光熔覆 / 切削仿真 / 激光熔覆层加工 / 塑性应变 / 切削用量

基金资助

山东省自然科学基金(ZR2022ME081); 山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心开放课题(SDXTZX-21); 山东省高等学校“青创科技支持计划”(2021KJ077)