16、金属加工热行为与热接触传导特性研究

金属加工热行为与热接触传导特性研究

在金属加工领域，热行为和热接触传导特性是至关重要的研究方向。热行为影响着工件的加工质量和性能，而热接触传导特性则对工具的寿命和加工效率有着显著的影响。本文将围绕金属磨削过程中的热行为以及金属切削中工具 - 样品界面的热接触传导特性展开探讨。

1. 金属磨削过程热行为的计算分析

在金属磨削过程中，不同类型钢材作为工件材料时的热行为对于加工质量至关重要。借助 ANSYS 软件进行计算流体动力学分析，可以构建三维模型来分析磨削过程中工件表面温度的变化。

在砂轮恒定速度下，对于碳钢、铸钢和碳镍钢，工件表面的最高温度会随着切削深度的增加而升高，其中碳镍钢的温度更高。这是因为较高的比磨削阻力会导致更高的发热能力，从而使最高磨削温度升高。

在冷却方面，如果需要高度冷却，水基冷却液是更好的选择，因为与油基冷却液相比，它具有更好的热性能。

2. 金属切削中工具 - 样品界面热接触传导特性实验研究

2.1 热接触传导特性的重要性

热接触传导特性（TCC）在许多工程应用中都起着关键作用，如电子封装、燃气轮机冷却、内燃机、热交换器、金属成型过程以及金属切削操作中的样品 - 工具界面等。

在金属切削过程中，工具与样品接触时，由于样品材料的大塑性变形，切削区域会产生高温。工具前刀面的高温会导致工具磨损，影响工具寿命。因此，确定金属切削过程中工具的最高温度非常重要，这与工具和样品金属界面的热接触传导特性的估计密切相关。

工程表面微观上并非完全平整，当两个表面接触时，大部分热流线通过有限数量的实际接触点，因此热接触电阻（TCR）是由于实际接触面积仅为