高速铣削速度对TC4钛合金表面完整性影响机理

通过TC4钛合金的高速铣削加工实验,研究了铣削速度对钛合金已加工表面完整性的影响规律.利用专业金属切削加工有限元软件AdvantEdge,对TC4钛合金高速铣削过程进行了二雏模拟仿真.获得了在不同铣削速度下的温度场分布以及铣削速度对刀具前后刀面切削温度的影响规律.基于仿真结果,分析了TC4钛合金高速铣削速度对表面完整性的影响机理.结果表明:切削区最高温度位于刀一屑接触面上,距离刀尖0.01～0.02 mm的位置.铣削速度对切削温度影响显著.切削温度整体上随铣削速度增加而升高,但当铣削速度为301 m/min时,切削温度有所下降.     

氮气油雾介质下Ti-6Al-4V钛合金高速铣削试验研究

通过以氮气油雾作为切削介质的切削方法,应用硬质合金刀具对T i-6A l-4V钛合金材料进行了高速铣削试验,分析了铣削过程中的切屑形成、刀具磨损、已加工表面粗糙度等因素的变化。对氮气油雾介质下的钛合金高速铣削机理进行了探讨,同时通过氮气油雾介质、空气油雾介质以及干切削状况下的钛合金高速铣削对比试验,证明了以氮气油雾为切削介质进行钛合金高速铣削的可行性。研究结果表明,与空气油雾介质及干切削相比,氮气油雾介质下的钛合金切屑表面较为平整,刀具磨损与已加工表面粗糙度均相对较低。利用氮气油雾作为切削介质,是实现钛合金绿色高速切削加工的有效方法。     

渗氮处理对TC4钛合金性能的影响

为了在钛合金螺纹表面形成完整的膜层,提高材料耐磨性能,采用金相形貌分析、硬度和强度分析等手段研究了TC4钛合金渗氮过程参数对微观结构及性能的影响。试验结果表明,随着渗氮温度从700℃升至850℃,材料抗拉强度从1 026 MPa降低至930 MPa;延伸率随着温度升高而逐渐增高;表面硬度从529 HV上升至826 HV,相比于渗氮前280 HV,硬度有大幅度的提高;而保温时间从8 h增加至20 h,对材料的硬度和形貌影响较小,按照此工艺可以在钛合金零件表面形成完整的膜层;钛合金硬度的提高主要是因为表面形成了由Ti₂N和α-Ti组成的渗氮改性层表面。     

PCD刀具高速铣削TA15钛合金切削力的研究

通过利用回归正交设计和单因素试验设计方案,进行了PCD刀具高速铣削钛合金TA15的切削力试验.对高速加工过程中的动态铣削力进行了频谱分析,分析了高频振动对切刺力波形的影响.然后利用单因素试验分析了工件坐标系中三向分力以及刀具坐标系中切向分力随切削用量的变化规律.通过回归正交设计,建立了PCD刀具高速铣削钦合金时切削用量与动态切削力之间的数学模型,并进行了方差分析,验证了模型的可靠度.分析结果为PCD刀具高速铣削钛合全的工艺参数优化及建立高速铣削数据库奠定了基础.     

铣削工艺参数对镍基粉末高温合金650℃低周疲劳寿命的影响（英文）

研究了不同铣削工艺对疲劳损伤的影响规律。对采用4种工艺加工的试样进行了650℃高温空气环境下的低周疲劳试验。分别采用粗糙度表征方法、背向散射电子衍射技术和纳米压痕测试以获得试样的表面粗糙度、残余应力和加工硬化。测试结果表明,采用电火花线切割方法加工的试样疲劳寿命最高(平均80 360循环),有最低的表面粗糙度(0.226)和残余应力;而钝刀具加工的试样疲劳寿命最低(平均43 978循环),相较于电火花线切割试样的疲劳寿命下降了45%。扫描电镜表征结果表明,疲劳裂纹主要由粗大的非再结晶晶粒和加工缺陷引发。铣削加工方法和参数对疲劳损伤程度和疲劳寿命有重要影响。     

新型损伤容限钛合金高速铣削表面完整性分析(英文)

研究新型损伤容限钛合金TC21在不同的刀具磨损状态下,采用高速铣削与常规铣削的加工表面完整性,重点研究表面粗糙度、加工硬化层、金相组织等因素对表面完整性的影响。结果表明,高速铣削能够获得良好的表面质量并提高加工的效率,同时通过观察加工硬化层与金相组织可以发现,即使是刀具在严重磨损的状态下,也不会出现比较严重的加工硬化现象。     

拉紧条件下铝合金铣削残余应力的试验研究

以铝合金为研究对象,提出将拉紧装夹应用到铣削加工中,以便对加工后工件表层的应力状态进行控制,改善零件的疲劳性能。本文设计了机械式单向拉紧夹具用于铣削试验。通过试验,得出了预应力、工件厚度以及加工参数等对表面残余应力的影响趋势。研究表明,拉紧条件下铣削可以实现对工件表面残余应力的控制,从而获得理想的残余压应力,对改善零件的疲劳性能极其有益。在本试验条件下,获得的工件表面残余应力均为压应力,最大可达-250 M Pa。     

预腐蚀后超载对LC4CS铝合金疲劳性能的影响

腐蚀会降低材料的疲劳寿命而超载则对疲劳寿命有增益作用.首先用加速腐蚀环境谱对无裂纹试件进行腐蚀试验,然后进行拉伸超载疲劳试验.实验结果表明,在等幅载荷谱前加上一个拉伸超载,并定义该超载值与等幅载荷谱的峰值比为超载比,那末超载比越大,超载对无裂纹试件的增益作用越明显,但在超载比一定的情况下,超载的增益作用由于腐蚀程度的增加而降低.因此,在构件寿命的初期,必须考虑超载对无裂纹寿命的增益作用,以得到较长的寿命指标,但在寿命的后期随着腐蚀程度的增加无需考虑超载增益.     

扫描波形对TC4钛合金电子束焊接焊缝成形的影响

扫描波形是电子束焊接时的工艺参数之一,但目前对于扫描波形对焊缝成形是否有影响未有定论。采用真空电子束的11种扫描波形对3 mm厚的TC4钛合金进行焊接,研究了电子束焊接不同扫描波形对焊缝成形的影响。结果表明:扫描波形对焊缝表面成形没有显著影响;不同扫描波形焊接所得焊缝横截面均为楔形焊缝,扫描波形为x方向的三角波、矩形波、锯齿波以及y方向的三角波时所得的焊缝存在单侧咬边缺陷;扫描波形对焊缝熔宽和熔深的影响呈现无规律的波动,但是焊缝深宽比基本没有变化。     

多点装夹方案对多框体铣削变形影响的有限元分析

多框体刚性差,在铣削加工过程中由于装夹方式不当容易产生加工变形,影响加工精度.目前,国内外对装夹方棠的研究局限于单框的裳夹效应的研究,没有分析装夹方案对多框体铣削加工变形的影响.本文利用有限元法模拟分析了装夹方案对多框体铣削加工变形的影响.从控制多框体铣削加工变形的角度出发,对夹具/支撑的作用位置,央紧力大小进行了优化.结果表明,为了有效地控制多框体的铣削加工变形,应相应地减小夹具/支撑的间距和适当地增大夹紧力.     

置氢钛合金TC4的切削加工性研究

采用热氢处理技术在800℃下对Ti-6Al-4V钛合金进行了置氢处理,并利用硬质合金刀具对不同置氢量钛合金开展了车削试验研究.重点研究了置氢处理对切削力、切削温度以及刀具磨损的影响.结果表明:在给定的试验条件下,随着王氢量的增加,切削力、切削温度、刀具后刀面磨损量均呈现先降低、后升高的变化趋势;主切削力最大降幅为11%,切削温度最大降幅为80℃,后刀面平均磨损量减小了1倍;明显改善Ti-6Al-4V钛合金切削加工性,其置氩量范围为0.16%～0.37%,其中最佳置氢量为0.26%.     

TC4-DT钛合金不同热变形条件下流变应力

利用Gleeble-3500型热模拟实验机,研究TC4-DT钛合金在温度850～1 000°C,应变速率0.01～10s-1,变形程度为70%条件下的热变形行为,分析流变应力行为及微观组织演变规律,建立并验证高温应力本构关系模型。结果表明,TC4-DT合金在950°C以下的较低温度变形时应力软化现象非常明显,在950°C以上高温度变形时,低应变速率(如.ε=0.01s-1)促进了动态再结晶行为的发生,而在较高的应变速率(如.ε=10s-1)时,一般只发生动态回复现象;并验证试验合金高温变形时的流变应力规律服从Z参数的双曲对数函数形式,模型预测应力值与实测值之间的平均相对误差为2.23%。     

钛合金TC4热应力校形的数值模拟

钛合金的屈服强度和弹性模量比值高,故其成形后回弹量大,成形的零件精度低,校形是解决钛合金成形回弹的有效方法.基于商用模拟软件Ansys建立了TC4钛合金高频感应热应力校形的控制模型,利用软件中LS-DYNA求解嚣,对钛合金热应力校形的过程进行模拟,得出了钛合金高频感应热应力校形中的一些规律和合适的工艺参数,并进行了相关实验验证工作.研究结果表明:所建立的高频感应热应力校形的控制模型得到的模拟结果与实验结果的一致性较好.     

具备高适应性的高速铣削刀具磨损状态监测系统

为提高加工监测系统的适应性和智能化程度,提出基于刀具磨损曲线的实时刀具状态监测系统。自学习能力的引入使该系统可自动进行不同刀具状态的识别和磨损程度的估计,较大程度上摆脱对系统事先"教学"的依赖。同时为有效抑制切削参数变化带来的干扰,提出一种特征提取方法来自动提取敏感特征,减少监测系统开发时间和成本。针对高速铣削过程的刀具磨损监测,采用切削力和声发射传感器来采集信号,并运用时域、频域和小波分析技术来对信号进行处理,试验结果证明了所提出的自动特征提取方法的有效性和智能刀具状态监测系统的高适应性。     

LY12CZ铝合金的多轴非比例疲劳行为

针对非比例加载路径对金属材料的疲劳行为及疲劳寿命的影响进行了研究.对LY12CZ铝合金薄壁圆管试样进行了单轴、纯扭和90°非比例路径下的疲劳实验.结果表明单轴拉压与纯扭加载下的滞后环形状基本一致,应力与应变同时达到最大值及最小值.而90°非比例路径下,应力与应变的最大值并不同时到达,存在一定程度的滞后.材料在90°非比例路径下存在附加强化,但不明显.在相同幅值的加载应变下,90°非比例路径的Von Mises 等效应变的最大值比比例路径下的小,但是最大等效应变作用的时间却远远高于比例加载情况.在相同等效应变幅下,纯扭路径的疲劳寿命最高,单轴次之,90°非比例路径的疲劳寿命最低.