钛合金激光砂带加工的离焦控制与表面形貌

钛合金由于优越的热机械特性（耐高温和耐腐蚀）而被广泛应用于航空航天、核电领域，但独特的低导热系数、高强度和加工硬化性能导致其加工困难，表面完整性难以保持。激光辅助加工方法可以有效地提高难切削材料的切削性能，提高其表面完整性。提出一种激光加工与砂带磨削融合的特种加工方法（激光砂带加工方法）,建立了激光砂带加工的焦点控制运动模型，通过对焦点的控制实现利用激光加热特性和砂带磨削柔性特性快速去除材料，在自行搭建的激光砂带加工实验平台进行了加工实验，对不同离焦量下激光砂带加工的钛合金样品的表面三维形貌、微观结构进行了分析和比较。结果表明，激光砂带加工过程中离焦量的大小极大程度影响了激光的能量分布，导致激光砂带加工机理发生变化，离焦量的减少导致表面算术平均偏差S_a先从8.07μm减少到7.40μm然后增加到22.1μm,材料的气化和熔化去除现象更加明显。最后证明了激光砂带加工方法可以改善钛合金的加工性能，提升表面的耐磨损性能，具有广阔的应用前景。     

加工表面完整性对GH33A高低周疲劳寿命的影响

 <正> 切削加工表面完整性,如表面粗糙度、表面残余应力和表面加工硬化,对高温合金零构件的疲劳性能有很大影响。以往主要集中于对高周应力控制疲劳影响的研究,然而,实际应用中许多零构件都需要有关应变控制低周疲劳性能的试验数据。“在航空发动机结构完整性研究”中就提出了加工表面完整性对涡轮盘低周疲劳寿命影响的研究。为此,本文研究了GH33A高温合金在常、高温条件下,不同加工表面质量对其高周和低周疲劳寿命的影响,以便为新型发动机涡轮盘的设计提供依据。     

基于表面完整性的航空盘环类件边缘处理工艺研究

通过针对自动倒角机的固定轴铣削、机械刷光、磨粒流、振动光饰的组合边缘处理加工工艺方法的研究,优化各类边缘数控无人干预加工工艺,关注零件边缘部位表面完整性指标控制,解决原始传统加工工艺导致加工过程中产生刀痕、划伤等表面缺陷的问题。本文针对航空发动机盘环类件边缘部位的倒圆、去毛刺以及抛光去除重熔层等开展基于表面完整性的加工工艺相关研究,提高航空发动机盘环类件的服役寿命。     

表面完整性对FGH95合金高温疲劳性能的影响

金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对不同复合加工方法试样的表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行了表征;采用旋转弯曲疲劳试验机测试了缺口(应力集中系数Kt=1.7)试样的旋转弯曲疲劳,研究不同表面完整性状态对缺口试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相对磨削,磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸三种方法均可显著提高试样的高温疲劳寿命;其中,磨削+复合喷丸方法获得了最优的表面残余应力场、硬度梯度、表面粗糙度和高温疲劳寿命增益效果。     

车削与磨削GH33A高温合金表面完整性研究

本文系统研究了车削和磨削GH33A高温合金的表面粗糙度、残余应力和加工硬化的形成特点,以及切削参数的影响和高温下表面质量的变化规律;提出了为了达到良好的表面完整性状态所应控制的加工参数。     

喷丸强化对表面完整性影响的研究现状与发展

综述了喷丸强化技术对材料表层残余应力分布、显微组织结构、表面粗糙度和表层硬度分布等表面完整性因素影响的研究进展,阐述了不同喷丸强化技术与材料表面完整性因素间的关系以及基于表面完整性调控的喷丸强化技术的发展趋势.     

航空航天难加工材料高速超声波动式切削方法

传统超声振动切削一直没有突破极低分离切削速度限问题，即只有在很低切削速度下才有明显的分离切削降力、降热工艺效果。以解决难加工材料加工效率低、加工质量差为出发点，提出高速超声波动式切削方法，阐明了高速分离、相位控制、切挤一体3方面的基本机理，通过对改善切削加工性、提升刀具寿命、改善表面完整性3个方面的讨论，充分体现高速超声波动式切削技术的优势，丰富难加工材料高表面完整性的加工工艺，为航空航天领域难加工材料高质量加工提供理论和技术基础。     

微纳米表面和表层的完整性评价方法

随着精密加工技术,测量和分析手段,及计算机科学的深入发展,对微纳米表面和表层完整性的评价日趋强烈.本文概括性地初步探讨了表面完整性评价时涉及到的具体评价性能和检测方法,并对几种常用的表面性能的检测方法和仪器进行了综述.     

航空发动机叶片机器人精密砂带磨削研究现状及发展趋势

航空发动机叶片的型面精度及表面完整性对其疲劳寿命和气流动力性等影响巨大。机器人砂带磨削由于其灵活性好、易于调度、通用性强等特点成为提高叶片表面完整性的有效加工方法之一，但是工业机器人一般仅适用于粗加工，而对于半精加工以及精加工，提高机器人的定位精度是决定加工质量的关键问题。因此，对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行归纳总结，为实现叶片精密磨削提供参考。首先，对叶片机器人砂带磨削系统的组成和结构形式进行了论述，从磨削接触廓形、材料去除规律和表面完整性等方面对砂带磨削机理进行了分析；其次，分别从基于CAD模型、数学模型和人工知识学习三方面总结了叶片机器人砂带磨削轨迹规划方法；然后，对叶片机器人砂带磨削运动控制技术研究进行了介绍，并分析了叶片机器人砂带磨削系统及集成技术；最后，对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行了总结，在此基础上对其发展趋势进行了分析。     

镍基高温合金GH4169磨削参数对表面完整性影响

研究了用单晶刚玉砂轮磨削镍基高温合金GH4169时,磨削参数对表面完整性中的表面特征(表面粗糙度、表面形貌、表面显微硬度和表面残余应力)的影响,以期优化磨削参数.砂轮速度依次选择15,20,25m/s,磨削深度分别选择50,100,150μm,工件速度分别选择5,10,15m/min.研究结果表明:表面粗糙度对工件速度的变化最敏感,表面显微硬度对砂轮速度变化最敏感,表面残余应力对砂轮速度变化最敏感;同时表明了磨削参数对磨削表面形貌、显微硬度梯度、微观组织、残余应力梯度的影响,揭示了表面完整性中的变质层形成规律.其塑性变形层在5～10μm,显微硬度变化影响层为80～100μm,残余应力影响层厚度为80～200μm,其为磨削镍基高温合金表面完整性控制研究提供相关的实验数据基础.      

加工表面完整性对GH4169高温合金疲劳断口形貌的影响

通过扫描电镜观察ＧＨ４１６９高温合金常温与高温低周应力控制疲劳断口的宏观形貌与微观形貌，用断裂力学理论分析了ＧＨ４１６９高温合金疲劳断口的宏观形貌和微观形貌的特征、疲劳断裂的过程以及表面完整性对疲劳断口的宏观形貌和微观形貌的影响规律     

表面粗糙度的现状及发展

讨论了表面粗糙度测量和表征中，一些人们感兴趣的有待解决的问题，如：基准、滤波、校准样块、评定软件和表征参数等．认为在3D表面分析中应采用数字滤波，以保留数据的完整性；辨析了现存测量仪器和方法的范围──分辨力空间图中的缺口；介绍了校准样块的制备和测量；同时指出当前评定软件缺乏一致性和标准性，建议设计“软件量规”．最后指出了表面特征分析的发展趋势．     

表面完整性研究用预测模型的研究进展

综述了国内外表面完整性研究时采用的预测模型的种类、应用等研究现状.详细阐述了使用分析模型和数值模型对材料切除过程中零件表面的显微结构、残余应力等表面完整性参数的预测,并指出了影响预测模型准确性的一些因素.     

难加工材料缓进给磨削加工表面完整性的试验研究

 利用X射线应力仪、显微硬度计、俄歇电子能谱仪、扫描电镜和金相显微镜系统地研究了难加工材料缓进给磨削的表面完整性,讨论了表面粗糙度、冷作硬化、残余应力及其分布、表面层元素的分布以及试件的疲劳性能。 试验表明,缓进给磨削的表面完整性优于铣削和普通磨削。     

1Cr18Ni10Ti不锈钢疲劳性能研究

采用真空感应加电渣重熔冶炼技术生产的1Cr18Ni10Ti不锈钢，其冶金质量和全面性能较以前相比均有很大提高。通过对1Cr18Ni10Ti棒材样品疲劳断口的研究分析表明，材料的疲劳性能与冶金质量、内部组织结构、试件表面完整性有关。改变热处理制度能显著提高材料的疲劳寿命，在其他条件相同的情况下，样品的表面完整性对疲劳寿命有很大影响。在试验过程中发现，疲劳裂纹源多为机加工留在表面的刀痕、划痕。     

航空零件加工的表面完整性

本文主要对国外航空零件加工的表面完整性技术进行了综合评述;阐明了表面完整性的概念、影响因素及对疲劳性能的影响;介绍了常用的后置处理工艺,以及通用和专用的无损检测技术;对实行表面完整性的技术经济效果进行了实例分析,并提出了在国内推广该项技术的建议。     

TC9钛合金拉削加工性与表面完整性的试验研究

 本文介绍了用P18、M2Al、M42等三种高速钢拉刀低速拉削TC9钛合金时的刀具磨损、拉削表面完整性同拉削工艺条件的关系,同时也探讨了用H19硬质合金拉刀高速拉削TC9钛合金的可能性;并比较了两种拉削条件下的刀具磨损和表面完整性状况;分析了为提高钛合金拉削的表面完整性所应采取的措施。     

航空用高强度钢的表面完整性

论述了表面完整性概念及其对零件使用性能的影响,介绍了提高航空用高强度钢制零件表面完整性的技术。     

表层改性技术,机械制造的“内科”——访表面改性技术专家,同济大学教授高玉魁

正高玉魁GAO Yukui同济大学航空航天与力学学院教授Professor,School of Aerospace Engineering and Applied Mechanics,Tongji University教授、博导。主要研究方向为材料力学行为、表层改性工艺、结构完整性评价、表面完整性分析、残余应力、疲劳断裂、航空航天飞行器关键件的寿命预测与延寿技术等。曾在航材院从事航空航天零部件的表面强化与表面完整性研究     

基于单颗粒模型的航发叶片砂带磨削微观仿生锯齿状表面形成及实验

基于鲨鱼皮衍生出来的微观仿生表面被广泛应用于机翼等航空零部件的设计中，对于提高航空零部件的疲劳寿命、气流动力性等服役性能具有重要作用。砂带磨削能实现零部件表面的高完整性要求的加工，故常用于叶片、整体叶盘等复杂曲面的精密磨削，且能实现微观表面形状，但目前缺乏砂带磨削微观表面的系统研究从而难以实现其精确控制。首先，分析了微观仿生锯齿状表面的典型结构特征，基于单颗粒砂带磨削模型，研究了单颗粒砂带磨削去除机理；然后，建立了砂带磨削多颗粒参数化数学模型，提出了微观仿生锯齿状表面砂带磨削方法；最后，以钛合金叶片型面为对象，搭建以钛合金为典型材料的微观仿生锯齿状表面砂带磨削基础实验平台，进行仿生表面的实验验证。通过对磨削后叶片的表面微观形状参数进行检测，结果表明通过砂带磨削方法实现的微观仿生锯齿状表面以锯齿形沟槽为主，其中沟槽的宽度在2.5~8 μm之间、平均值为4.91 μm，沟槽的高度在3.5~9 μm之间、平均值为5.91 μm，沟槽的夹角在28°~68°之间、平均值为42.3°，验证了微观仿生锯齿状表面砂带磨削的可行性。