IC10定向凝固高溫合金緩進(jìn)磨削工藝參數(shù)優(yōu)化研究*

楊忠學(xué)，張帥奇，王 賽，王 帥，張長春，熊一峰，蔣睿嵩，張 強(qiáng)

（1.北京航空材料研究院先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料國防科技重點實驗室，北京 100095；2.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院航空發(fā)動機(jī)高性能制造工業(yè)和信息化部重點實驗室，西安 710072；3.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院航空發(fā)動機(jī)先進(jìn)制造技術(shù)教育部工程研究中心，西安 710072 4. 四川大學(xué)，成都 610065）

緩進(jìn)磨削作為一種高效成型磨削方法，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片及各種難加工材料的高效率、高精密磨削加工。已有研究表明，在適中的砂輪線速度、低工件進(jìn)給速度、較低的磨削深度下可獲得較好的磨削表面質(zhì)量和較高的疲勞壽命；然而，與此同時也會導(dǎo)致磨削材料去除率的降低，使得加工效率下降。因此，為實現(xiàn)緩進(jìn)給磨削高效高質(zhì)量加工，除了控制磨削表面質(zhì)量外，還需綜合考慮零件加工效率、服役性能等指標(biāo)。

為改善磨削加工表面質(zhì)量、提高渦輪葉片加工效率及服役性能，國內(nèi)外學(xué)者對高溫合金磨削加工進(jìn)行了大量研究。?sterle 等[1]采用棕剛玉砂輪研究鎳基高溫合金IN738LC 磨削過程中材料去除率對表層組織的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)當(dāng)材料去除率為8mm3/（mm·s）時，磨削弧區(qū)的溫度迅速上升，磨削表面會產(chǎn)生白層。上海交通大學(xué)Chen 等[2]采用剛玉砂輪對DZ4 定向凝固高溫合金進(jìn)行磨削加工，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磨削溫度超過1100℃時，工件表面會發(fā)生燒傷，其影響深度可達(dá)到0.5mm。Rabiei 等[3]采用微量磨削潤滑技術(shù)，研究了磨削參數(shù)對塑性鋼 （CK45、S305）和脆性鋼（HSS、100Cr6）磨削表面粗糙度的影響規(guī)律，建立了磨削表面粗糙度與工藝參數(shù)的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，并采用遺傳算法對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得了最佳磨削工藝參數(shù)組合。Miao 等[4–5]采用兩種砂輪對3 種鎳基合金材料 （變形GH4169、定向凝固合金DZ408 和單晶合金DD6）分別進(jìn)行了緩進(jìn)深切磨削研究，通過對磨削力、磨削溫度、表面形貌、砂輪磨損的對比分析，綜合評價了鎳基單晶合金的磨削加工性能，研究表明，砂輪堵塞嚴(yán)重與磨損劇烈是鎳基單晶合金磨削加工困難的主要原因。黃新春等[6–7]對GH4169合金進(jìn)行了外圓磨削研究，通過對表面粗糙度、表面顯微硬度和表面形貌等相關(guān)表面完整性主要特征參數(shù)進(jìn)行約束，建立了殘余應(yīng)力及加工效率的磨削參數(shù)優(yōu)化模型，研究表明，當(dāng)工件進(jìn)給速度vw= 15m/min，砂輪線速度vs= 25m/s，磨削深度ap= 0.004mm 時，不僅可以獲得較好的表面質(zhì)量，而且材料去除率提高了2 倍。

以上研究可以看出，對于不同的材料與磨削方法，磨削性能存在明顯的差異。IC10 作為一種新型定向凝固高溫合金，其使用溫度可達(dá)到1100℃，在航空領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景[8]。IC10 高溫合金已經(jīng)應(yīng)用于多個發(fā)動機(jī)空心導(dǎo)向葉片的研制，然而目前針對IC10 定向凝固高溫合金的研究仍主要集中于材料制備工藝、性能的提升與穩(wěn)定，在IC10 定向凝固高溫合金機(jī)械加工方面，尤其是緩進(jìn)磨削加工方面的研究卻少見報道。為將此性能優(yōu)異的新型材料應(yīng)用于國內(nèi)先進(jìn)高推重比航空發(fā)動機(jī)的研制，還需要對IC10 高溫合金磨削特性及工藝參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行研究。

本文針對IC10 定向凝固高溫合金緩進(jìn)磨削工藝參數(shù)優(yōu)化展開研究，通過正交試驗分析研究緩進(jìn)磨削工藝參數(shù)對IC10 高溫合金表面完整性及疲勞壽命的影響規(guī)律，建立磨削工藝參數(shù)對表面完整性及疲勞壽命影響的映射關(guān)系模型，并以低表面粗糙度、高疲勞壽命、高材料去除率為目標(biāo)，借助遺傳算法對工藝參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，得到IC10 高溫合金最佳磨削工藝參數(shù)組合。

1 緩進(jìn)給磨削試驗

1.1 試驗材料

IC10 定向凝固高溫合金葉片毛坯通常經(jīng)過固溶及時效處理，本文采用的試驗材料制作流程如下。

（1）金塊澆注與熱處理。首先，采用定向凝固技術(shù)，通過熔煉、澆注制備出合金塊試樣。試塊化學(xué)成分見表1。然后對試塊進(jìn)行固溶及時效處理 （固溶：1180℃×2h+1265℃×2h，空冷；時效： 1050℃×4h）。熱處理后其組織主要由呈較規(guī)則正方形狀的γ′相組成，如圖1所示。

圖1 IC10 熱處理后合金微觀組織Fig.1 Microstructure of IC10 after heat treatment

表1 IC10 高溫合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Table 1 Chemical composition of IC10 superalloy (mass fraction) %

（2）疲勞試樣的制作。按圖2所示尺寸加工出板狀疲勞試樣，試樣厚度為4.3mm、4.4mm、4.5mm，3 種厚度各12 個。加工完畢后對疲勞試樣的各個棱邊進(jìn)行倒圓處理（倒圓半徑R為0.1～0.2mm），盡量保證試樣棱邊光滑轉(zhuǎn)接，避免棱邊處產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中而成為裂紋源。另外，為保證試樣與支撐平臺可靠接觸，保證磨削效果，試樣表面平面度不大于0.02mm，且試樣上下表面平行度不大于0.02mm。

圖2 疲勞試樣示意圖（mm）Fig.2 Schematic diagram of the fatigue specimen (mm)

1.2 試驗設(shè)計

為了研究磨削工藝參數(shù)對表面完整性及疲勞壽命的影響，設(shè)計了板狀疲勞試樣正交緩進(jìn)磨削試驗，每組參數(shù)加工4 件疲勞試樣，抽取一件對其表面粗糙度、磨削表面形貌進(jìn)行測試，另外3 件進(jìn)行疲勞壽命測試。為避免疲勞試樣厚度對疲勞壽命產(chǎn)生影響，每個疲勞試樣制備時須留有對應(yīng)磨削深度的加工余量，使得疲勞試樣磨削后其外形尺寸及厚度完全一致，試樣最終厚度均為4mm。

三因素三水平正交磨削試驗在FSG–B818CNC 緩進(jìn)磨床上進(jìn)行，采用不同的磨削參數(shù)對試樣上下表面進(jìn)行磨削。磨削工藝參數(shù)有3 個，分別為砂輪線速度vs、工件進(jìn)給速度vw、磨削深度ap。參數(shù)水平表如表2所示。為避免加工振動，試樣采用磁力平臺進(jìn)行支撐，并設(shè)計如圖3所示的裝夾工裝對疲勞試樣進(jìn)行固定。

圖3 磁力平臺支撐示意圖Fig.3 Schematic diagram of magnetic platform support

表2 磨削參數(shù)水平表Table 2 Grinding parameter level table

疲勞試驗在QBG–25KN–3 軸向拉壓疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行，如圖4所示。為保證疲勞壽命測試的準(zhǔn)確性，每組磨削工藝參數(shù)下制備3 個疲勞試樣，分別對其進(jìn)行疲勞壽命測試，然后取其均值。

圖4 疲勞試驗機(jī)Fig.4 Fatigue testing machine

本試驗采用粗糙度測試儀、激光共聚焦顯微鏡、疲勞試驗機(jī)分別對表面粗糙度、表面形貌和疲勞壽命進(jìn)行測試，測試方法如下。

（1）粗糙度測試。采用TR620 粗糙度測試儀對粗糙度進(jìn)行測量，測量時其測量方向垂直于其磨削紋理方向，對每個試樣測量5 個點，以5 個點的粗糙度平均值作為最終測量結(jié)果。

（2）表面形貌測試。采用激光共聚焦顯微鏡測量試樣三維及二維形貌，放大倍數(shù)50 倍，試驗前將試樣表面進(jìn)行酒精擦拭處理，然后放置到測試平臺上進(jìn)行對焦測量；測量結(jié)束后，觀察測量得到的3D 形貌圖，讀取所測量的表面粗糙度值、2D 輪廓圖、表面紋理等并儲存信息。

（3）疲勞壽命測試。進(jìn)行拉壓疲勞試驗的溫度為20℃，試驗頻率為115Hz，載荷應(yīng)力為300MPa，應(yīng)力比R為0。對每個正交參數(shù)準(zhǔn)備3 個疲勞試樣，在相同的條件下進(jìn)行疲勞壽命測試，最終每組參數(shù)以3 個疲勞試樣的平均值作為疲勞壽命最終測試結(jié)果。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗測量結(jié)果

不同磨削參數(shù)下的表面粗糙度Ra與疲勞壽命Nf測試結(jié)果如表3所示。

表3 磨削參數(shù)與粗糙度、疲勞壽命正交試驗結(jié)果Table 3 Orthogonal test results of grinding parameters with roughness and fatigue life

2.2 表面粗糙度對磨削疲勞壽命的影響

采用多元線性回歸法對粗糙度與疲勞壽命的規(guī)律進(jìn)行擬合，得到圖5所示的規(guī)律曲線，由曲線建立了IC10 高溫合金磨削疲勞壽命隨表面粗糙度變化的經(jīng)驗公式

圖5 表面粗糙度對疲勞壽命的影響Fig.5 Effect of surface roughness on fatigue life

由式（1）可以看出，隨著表面粗糙度Ra的增大，磨削疲勞壽命顯著減小。圖6和7 分別為采用兩組不同工藝參數(shù)磨削后的三維形貌及截面輪廓圖。圖6（a）與圖7中曲線1 的磨削工藝參數(shù)為vs= 20m/s，vw= 100mm/min，ap= 0.5mm，可以看出磨削紋路較為規(guī)則，表面輪廓峰起伏程度較小，最大輪廓峰高度為5.52μm，其對應(yīng)的表面粗糙度Ra為0.44μm，疲勞壽命Nf為9.69×106。圖6（b）與圖7中曲線2 的磨削工藝參數(shù)為vs= 10m/s，vw= 200mm/min，ap= 0.5mm，可以看出磨削表面有明顯變形，表面輪廓起伏程度較大，最大輪廓峰高度為8.41μm，其對應(yīng)的表面粗糙度Ra為0.94μm，疲勞壽命為1.25×106?？梢钥闯?，當(dāng)粗糙度Ra由0.44μm 增大到0.94μm 時，磨削疲勞壽命由9.69×106減小到1.25×106，減小了約87.1%。因此，磨削表面粗糙度和磨削表面平整程度對磨削疲勞壽命影響較為顯著。

圖6 不同工藝參數(shù)下磨削表面三維形貌圖Fig.6 3D topography of grinding surface with different process parameters

實質(zhì)上，磨削表面雖然在宏觀上表現(xiàn)為平整/規(guī)則，然而從微觀來看，磨削表面總存在著高低不平的紋理，這些紋理相當(dāng)于微小缺口，表面粗糙度越大，缺口越尖銳，越容易造成表面應(yīng)力集中，從而降低磨削疲勞壽命。

應(yīng)力集中是指構(gòu)件由于外界因素或自身因素幾何形狀、外形尺寸發(fā)生突變而引起局部范圍內(nèi)應(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象，可用應(yīng)力集中系數(shù)來衡量[9]。對于拉–拉疲勞試驗，應(yīng)力集中系數(shù)的理論計算公式為

式中，h為表面輪廓微觀不平度，μm；n為系數(shù)，拉–拉疲勞n=2，剪切疲勞n=1；ρ為粗糙度波谷曲率半徑，μm；γ為系數(shù)。

h表示微觀幾何形貌的平均缺口高度，磨削表面紋理中的微觀缺口，其h值很難準(zhǔn)確測量，通常用表面輪廓微觀不平度十點高度Rz來近似表示。系數(shù)n與所受載荷類型有關(guān)，對于剪切載荷n=1，拉伸或彎曲載荷n=2。式（2）中，對于常規(guī)機(jī)加表面輪廓而言，通常取γ=1，則式（2）可簡化為

由式（3）可知，只需得到Rz和表面輪廓波谷處的曲率半徑即可計算應(yīng)力集中系數(shù)值。采用粗糙度儀測量Rz，結(jié)果如表4所示。

表4 表面輪廓不平整度Rz 測量結(jié)果Table 4 Measurement resutts of suface contour roughness Rz

如圖8所示，進(jìn)行表面輪廓波谷處曲率半徑測量。首先，在三維形貌圖沿垂直于磨削表面紋理的方向上取3 個位置處的輪廓截面圖（每個位置處獲取輪廓剖面圖的過程如圖8（a）所示）；其次，在每一輪廓上測量占據(jù)主導(dǎo)影響的3 個波谷的曲率半徑ρ1、ρ2、ρ3，圖8（b）為3 個輪廓波谷處的半徑；最后，取平均值得到該輪廓的等效曲率半徑ρ=（ρ1+ρ2+ρ3）/3。

圖8 波谷曲率半徑測量Fig.8 Measurement of trough curvature radius

應(yīng)力集中系數(shù)測量結(jié)果如表5所示，可得出應(yīng)力集中系數(shù)與疲勞壽命的關(guān)系。由圖9所示，疲勞壽命隨著應(yīng)力集中系數(shù)的增加有減小的趨勢，即應(yīng)力集中程度越大，對疲勞壽命的降低越顯著。而應(yīng)力集中程度的大小和粗糙度的大小有著直接的聯(lián)系：粗糙度越大，表面起伏程度越大，越容易形成較“尖”的表面紋理微觀缺口，而這些微觀缺口往往是疲勞裂紋萌生的源頭，也是降低疲勞壽命的重要原因。

圖9 應(yīng)力集中對疲勞壽命的影響Fig.9 Effect of stress concentration on fatigue life

表5 應(yīng)力集中系數(shù)Kt 測試結(jié)果Table 5 Test results of stress concentration factor Kt

2.3 基于疲勞壽命的磨削工藝參數(shù)優(yōu)化

在適中的砂輪線速度、低的工件進(jìn)給速度、較低的磨削深度下可以獲得較好的表面質(zhì)量和較高的疲勞壽命。然而，當(dāng)采用較小的工件速度和低的磨削深度時，會導(dǎo)致磨削加工材料去除率的降低，使得加工效率下降。為此，在上述研究基礎(chǔ)上，本文以表面粗糙度、疲勞壽命、材料去除率為優(yōu)化目標(biāo)，采用遺傳算法對磨削工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到低表面粗糙度、高疲勞壽命、高材料去除率的目標(biāo)。

首先，建立目標(biāo)函數(shù)，通過目標(biāo)函數(shù)來反映磨削工藝參數(shù)與優(yōu)化目標(biāo)之間的定量關(guān)系，從而對目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到對磨削工藝參數(shù)進(jìn)行控制的目的。本節(jié)將以表面粗糙度Ra、疲勞壽命Nf、材料去除率Zw為目標(biāo)對磨削工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在保證表面粗糙度和疲勞壽命滿足要求的前提下，使得材料去除率達(dá)到最大。

2.3.1 表面粗糙度模型與疲勞壽命模型

采用指數(shù)型函數(shù)建立表面粗糙度與疲勞壽命間的映射關(guān)系模型為

基于表5正交試驗測試結(jié)果，借助多元線性回歸法對式（4）和（5）進(jìn)行求解得到待定系數(shù)，最終的粗糙度、疲勞壽命映射關(guān)系模型如式（6）和（7）所示：

2.3.2 材料去除率模型

單位時間材料去除率Zw可表示為

式中，vw為工件進(jìn)給速度；ap為磨削深度；B為砂輪每次磨削的寬度。

本優(yōu)化試驗采用的疲勞試樣平均寬度B= 18mm，因此材料去除率模型可表示為

2.3.3 約束條件及多目標(biāo)優(yōu)化模型建立

已有研究表明，當(dāng)砂輪線速度vs在10～20m/s 之間變化，工件進(jìn)給速度vw在100～200mm/min 之間變化，磨削深度ap在0.3～0.5mm 變化時，可以獲得較好的表面質(zhì)量[10]。因此為在保證加工質(zhì)量的前提下對磨削工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可將約束條件定為以下值。砂輪線速度10m/s

綜上所述，多目標(biāo)優(yōu)化的模型為

在多目標(biāo)優(yōu)化過程中，實際問題中各影響因子對目標(biāo)的影響程度各有側(cè)重，同時各目標(biāo)隨因子的變化往往具有不同的趨勢，為了兼顧到各個目標(biāo)，就必須建立起一個合理的綜合評價體系，這樣便可以將多目標(biāo)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，再結(jié)合優(yōu)化算法優(yōu)選出最優(yōu)的參數(shù)組合。

本研究對IC10 高溫合金進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，其試驗依據(jù)來自于正交試驗，將正交試驗所得的表面粗糙度、疲勞壽命經(jīng)驗?zāi)Ｐ鸵约安牧先コ视嬎隳Ｐ妥鳛? 個優(yōu)化目標(biāo)的預(yù)測模型。然后在約束條件工藝參數(shù)范圍內(nèi)采用遺傳算法尋找最優(yōu)解。優(yōu)化過程中，以IC10 高溫合金緩進(jìn)磨削過程中3 個工藝參數(shù)（砂輪線速度vs、工件進(jìn)給速度vw、磨削深度ap）作為變量，以熵權(quán)法與線性回歸經(jīng)驗?zāi)Ｐ退⒌募訖?quán)綜合函數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化求解。優(yōu)化模型相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型為

利用熵權(quán)法求解總體目標(biāo)函數(shù)步驟如下。

（1）指標(biāo)的歸一化處理。如果一個系統(tǒng)有m個評價指標(biāo)、n個評價對象，設(shè)其原始數(shù)據(jù)矩陣為Xij=（xij）m×n，歸一化處理后得到的矩陣為Hij=（hij）m×n，對于大者為優(yōu)的指標(biāo)而言，其歸一化公式為

對于小者為優(yōu)的指標(biāo)而言，其歸一化公式為

（2）熵的計算。在一個有m個指標(biāo)、n個待評價對象的系統(tǒng)中，第i個指標(biāo)的熵可以表示為

（3）熵權(quán)的計算。當(dāng)?shù)趇個指標(biāo)的熵定義后，就可以根據(jù)式（15）定義第i個指標(biāo)的熵權(quán)。

通過以上3 個步驟，就可以求出熵值法下的權(quán)重，但這種權(quán)重是完全基于試驗數(shù)據(jù)計算得到的理論權(quán)重。實際上，在生產(chǎn)過程中各個指標(biāo)在生產(chǎn)者心目中占的比重是不一樣的，所以在理論權(quán)重的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)者給出的主觀權(quán)重wi，通過幾何平均數(shù)的方法計算出綜合權(quán)重，即

式中，α，β是客觀權(quán)重與主觀權(quán)重在生產(chǎn)者心中所占的比重。

利用式（16）計算權(quán)重的步驟進(jìn)行權(quán)重的計算，計算出的權(quán)重為

wj= [0.2178，0.4185，0.3637]

由以上熵權(quán)法得到的權(quán)重為客觀權(quán)重，在磨削加工過程中疲勞壽命是零件服役性能的重要指標(biāo)，應(yīng)給與重點關(guān)注，其主觀權(quán)重較大，另外兩個給予較小的權(quán)重。取主觀權(quán)重分別為ws= [0.2，0.5，0.3]。主觀權(quán)重與客觀權(quán)重的比值相同，取α=β= 0.5。最終計算出表面粗糙度、磨削疲勞壽命、材料去除率所占的權(quán)重為[0.2095，0.4591，0.3314]。

利用Matlab 優(yōu)化工具箱對目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化時，由于其算法默認(rèn)總目標(biāo)為望小特性，而本研究中y2（x）和y3（x）分別代表疲勞壽命和材料去除率，均為望大目標(biāo)，因此須對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行變換。另外，考慮到疲勞壽命量綱為106，其值遠(yuǎn)大于粗糙度與材料去除率，為保證優(yōu)化結(jié)果的有效性，利用歸一的方法將各目標(biāo)的值均變換在0～1之間。因此總目標(biāo)函數(shù)可表示為

式中，w1、w2、w3分別代表表面粗糙度、疲勞壽命和材料去除率所占的權(quán)重；yi（x）max、yi（x）min分別代表各目標(biāo)在約束條件下的最大值和最小值。

綜上，總目標(biāo)函數(shù)為

2.3.4 磨削工藝參數(shù)優(yōu)化及試驗驗證

本文利用Matlab 對目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化過程中，將砂輪線速度vs、工件進(jìn)給速度vw、磨削深度ap3 個工藝參數(shù)看作一個結(jié)構(gòu)對象，構(gòu)成種群的一個因子。種群規(guī)模為50，交叉概率為0.8，變異概率為0.05。優(yōu)化結(jié)果及試驗驗證結(jié)果如表6所示?？梢钥闯?，雖然試驗驗證結(jié)果與利用遺傳算法優(yōu)化的結(jié)果有一定誤差，但是相對于經(jīng)驗?zāi)ハ鞴に噮?shù)，在優(yōu)化工藝參數(shù)下表面粗糙度Ra由0.78μm 降低到0.51μm，降低了34.6%；磨削疲勞壽命由2.23×106增大到8.15×106，增加了265.5%；材料去除率從810mm3/min 增加到1010.88mm3/min，增加了24.8%。

表6 磨削工藝參數(shù)優(yōu)化及試驗驗證結(jié)果Table 6 Optimization of grinding process parameters and experimertal verification results

圖10 為經(jīng)驗工藝參數(shù)與利用遺傳算法優(yōu)化后參數(shù)下的磨削表面形貌圖，可以看出優(yōu)化前磨削表面擠壓變形嚴(yán)重，磨粒在工件表面留下的刻劃痕跡明顯，表面質(zhì)量較差。而優(yōu)化后磨削表面紋路清晰且沒有明顯的擠壓變形，磨粒對工件作用減輕，刻劃作用不明顯，表面質(zhì)量明顯提升。

圖10 優(yōu)化前后工件磨削表面形貌Fig.10 Grinding surface topography before and after optimization

圖11 為優(yōu)化前后工件磨削三維形貌的變化。可以看出優(yōu)化前表面輪廓起伏程度較大，輪廓峰最大高度為9.64μm，表面局部有較深的犁溝，其表面粗糙度為0.78μm。而優(yōu)化后表面起伏程度變小，表面紋路細(xì)密緊致，最大波峰高度為7.31μm，表面粗糙度為0.51μm，加工缺陷減少，表面質(zhì)量明顯提升。

圖11 優(yōu)化前后工件磨削三維形貌Fig.11 3D Grinding surface topography before and after optimization

綜上所述，同經(jīng)驗參數(shù)相比，在優(yōu)化后的參數(shù)下，表面粗糙度明顯降低，磨削疲勞壽命及材料去除率明顯提升，因此本文磨削工藝參數(shù)優(yōu)化是可行的，對IC10 定向凝固高溫合金緩進(jìn)給磨削加工表面質(zhì)量提升有一定的指導(dǎo)作用。

3 結(jié)論

通過對IC10 高溫合金緩進(jìn)磨削工藝參數(shù)優(yōu)化研究可以得出以下結(jié)論。

（1）當(dāng)表面粗糙度Ra由0.44μm 升高到0.94μm 時，IC10 合金磨削疲勞壽命Nf從9.69×106降低到1.25×106，粗糙度對IC10 磨削疲勞壽命的影響非常顯著。

（2）通過疲勞壽命經(jīng)驗公式的建立發(fā)現(xiàn)，IC10 磨削過程中，磨削疲勞壽命隨砂輪線速度的增加而增加，隨工件進(jìn)給速度和磨削深度的增加而減??；疲勞壽命隨砂輪線速度的變化最為敏感，工件進(jìn)給速度次之，對磨削深度的變化敏感度最低。

（3）通過對磨削工藝參數(shù)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)IC10 高溫合金在砂輪線速度vs= 20m/s，工件進(jìn)給速度vw= 117mm/min，磨削深度ap= 0.48mm 時，可獲得較好的表面質(zhì)量，同時其材料去除率也可以得到較大的提升。