关于微柱纹理切削工具散热能力的实验和数值调查

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 制造业 制造技术 制造技术
• 部落学 (tribology) 是一个学科.

背景情况:

• 金属切割中的极端工具温度限制了材料去除率.
• 切削工具的有效热管理对于高效的加工至关重要.
• 用微型柱子对架表面进行纹理,为减少热量提供了一个有前途的解决方案.

研究的目的:

• 研究微柱纹理切削工具在降低工具温度方面的有效性.
• 用反向方法数值估计工具尖温度.
• 分析纹理对散热机制的影响.

主要方法:

• 使用反向微电放电加工 (RμEDM) 制造具有圆形微柱阵列的碳化物插件.
• 在各种条件下 (干燥,压缩空气,湿) 对Ti6Al4V合金进行转操作.
• 使用数值方法从远距离测量中反向估计工具尖温度,并利用计算流体动力学 (CFD).

主要成果:

• 微柱纹理工具显示测量工具温度大幅下降.
• 由于微支柱的表面积增加,观察到工具芯片接触面积减少和热散热增强.
• 对CFD的分析证实了纹理表面的热散发有所改善.

结论:

• 切割工具面上的微柱纹理有效降低了刀具的温度.
• 优化的微支柱阵列可以增强散热,从而可能增加材料去除率.
• 该研究验证了一种数字方法,用于在具有挑战性的条件下估计工具尖端温度.