天然大理石成形铣削加工硬质合金刀具失效机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51705162
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Stone products are widely used in modern decoration and urban construction. However, the traditional machining process for stone products is low efficiency, high labor costs and poor machining conditions. Therefore, it is necessary to introduce automated equipment to promote the transformation and upgrade for stone machining industry. The cutting tool is the key factor to realize the automatic and intelligent machining of stone products. However, the lack of research on tool failure mechanism for stone machining restrict the fabrication of high-performance cutting tools and formulation of efficient machining process. The aim of this proposal is to investigate the multi-scale failure modes and failure mechanisms of carbide cutting tools in milling of marble by means of finite element analysis (FEA) and experimental methods. Firstly, the tool life of carbide tools and determined factors under different cutting conditions were analyzed by milling test. Then, the dynamic thermo-mechanical loadings were extracted, and the competition and coupling mechanisms between thermal and mechanical loadings at multi-time scales were analyzed based on thermo-mechanical impact tests. Finally, a coupled thermo-mechanical-microstructural finite element model was developed to reveal the time-dependent damage mechanisms of cutting tool at spatial scales, and the relationship between the stress orientation and the crack propagation direction was established. This proposal is of great practical significance for the design and manufacture of stone machining tools.
石材制品在现代装饰行业及城市建设中的应用十分广泛,但传统的石材加工工艺,加工效率低,人工成本高,加工环境差。因此引入自动化加工设备和加工工艺,对于推动石材加工行业的转型和升级至关重要。石材加工刀具是实现石材自动化加工和智能加工的关键载体,但目前缺乏对石材成形刀具磨损、破损失效机理的系统研究,制约着高性能刀具的制备和高效加工工艺规程的制定。本项目针对大理石成形铣削加工过程中硬质合金刀具宏微观失效形式和失效机理进行研究。首先,通过铣削试验研究不同切削条件下刀具寿命影响规律及刀具失效形式;然后,通过提取石材切削过程中热机械动态载荷,研究多时间尺度下高低频热机械冲击载荷对刀具材料破坏的竞争、耦合机制;最后,针对大理石切削构建热-力-微观组织耦合切削仿真模型,建立刀具空间应力取向与裂纹扩展方向之间映射关系,揭示空间尺度下刀具时变损伤机理。研究成果对于石材切削刀具的设计及制备具有重要意义。

结项摘要

石材为典型的微观非均质硬脆材料,同时石材成形铣削为典型的断续切削过程。石材加工刀具是实现石材自动化加工关键载体,但目前缺乏对石材成形刀具磨损、破损失效机理的系统研究。本项目围绕大理石成形铣削加工,采用有限元仿真与实验分析相结合的方法,分析了大理石切削过程切削参数及刀具几何参数对切削力、切屑形成及加工表面质量的影响规律。揭示了大理石切削加工过程中,非连续切削形成对切削过程的影响,特别是切屑演化与刀具宏观破坏形式之间的并联机制,相关结果可以为石材加工切削参数优化以及刀具几何结构设计提供理论依据。主要结论:.大理石加工过程中,初期阶段,硬质合金刀具主要以后刀面的磨粒磨损为主,同时有部分程度的岩屑粘结,中期阶段,岩屑在刀具前刀面粘结加剧,部分刃口出现微崩刃,主要原因是石材加工过程的不稳定,特别是非连续切屑的形成造成加工过程的不稳定,对刀具局部产生高频的机械冲击,最终导致刀具内在微观裂纹萌生扩展最后出现崩刃。.大理石切削过程中,不同加工参数下岩屑粒度存在较大差异,随着进给量增加,大粒径岩屑增多,同时随主轴转速提高,岩屑出现明显细化,且粒径分布更加均匀、集中。通过对比切削力和切屑粒径分布,发现大理石切削过程切削力的演变与岩屑粒度分布具有明显的正相关性,当切屑中大颗粒岩屑增多,对应各向切削力升高,当切屑中大颗粒岩屑数量减少,各向切削力明显降低。.基于数值仿真结果,发现岩石的材料失效过程主要由剪切破坏主导,高速、大切深下刀具前刀面应力更大、岩石内部应力分布范围更广泛,低速、小切深、较小的刃口圆弧和正前角切削均能降低大理石表面的材料损伤层厚度。.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
石材桥式切割机多边形区域的粗加工优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    华侨大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡海琪;邵辉;王达;王福增;方慧娟
  • 通讯作者:
    方慧娟
Experimental study on the low-feed grooving process with different grooving tools
不同切槽刀具低进给切槽加工实验研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-020-05338-2
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xu Jialu;Wang Fuzeng;Jiang Feng;Chen Jialin;Wu Xian;Xie Hong;Wang Jiewei;Lin Wenkun
  • 通讯作者:
    Lin Wenkun
基于有限元/离散元耦合的大理石高速划擦过程仿真
  • DOI:
    10.13394/j.cnki.jgszz.2019.1.0018
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金刚石与磨料磨具工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘舒颖;王福增;郭子宇;尹方辰
  • 通讯作者:
    尹方辰
Influence of Sintering Process on Microstructure and Mechanical Properties of Ti(C,N)-Based Cermet.
烧结工艺对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响
  • DOI:
    10.3390/ma13183938
  • 发表时间:
    2020-09-05
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ji K;Meng Y;Wang F;Li Y
  • 通讯作者:
    Li Y
Microstructural analysis of failure progression for coated carbide tools during high-speed milling of Ti-6Al-4V
Ti-6Al-4V 高速铣削过程中涂层硬质合金刀具失效进展的微观结构分析
  • DOI:
    10.1016/j.wear.2020.203356
  • 发表时间:
    2020-09-15
  • 期刊:
    WEAR
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wang, Fuzeng;Ji, Kaixun;Guo, Ziyu
  • 通讯作者:
    Guo, Ziyu

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其他文献

贵州高原复杂地形下月平均日最低气温分布式模拟研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高原气象
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谷晓平;缪启龙;邱新法;王福增;袁淑杰;康为民
  • 通讯作者:
    康为民
煤矿井下漏泄通信系统抗干扰技术
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    矿业研究与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙继平;王福增
  • 通讯作者:
    王福增
贵州高原复杂地形下太阳总辐射精细空间分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    山地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱新法;康为民;王福增;史岚;缪启龙;谷晓平;袁淑杰
  • 通讯作者:
    袁淑杰
导热系数对钛合金切削绝热剪切影响的有限元模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    硬质合金
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    臧健;赵军;李安海;王福增
  • 通讯作者:
    王福增
基于DEM的复杂地形下平均气温分布式模拟研究——以贵州高原为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自然资源学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康为民;谷晓平;缪启龙;邱新法;王福增;袁淑杰
  • 通讯作者:
    袁淑杰

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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