TC4钛合金条形零件铣削加工表面残余应力测试与分析

航空钛合金零件在铣削加工时表面会产生残余应力层,不仅影响零件的尺寸精度,还严重影响零件的疲劳性能。因此,研究航空钛合金零件铣削加工表面的残余应力分布与变化十分必要。以TC4钛合金条形零件为研究对象,采用化铣剥层法,测试并分析不同铣削用量条件下已加工表面残余应力的分布与变化规律。研究结果表明,TC4钛合金条形零件已加工表面层的残余应力沿层深方向逐渐由压应力变为拉应力;随着切削速度和每齿进给量的提高,残余应力值均相应降低;而随着径向切深的增大,残余压应力值则相应增加。     

航空不锈钢铣削表面残余应力试验

为了研究耐热不锈钢1Cr11Ni2W2Mo V切削用量对加工表面残余应力的影响规律,采用正交试验法进行铣削试验。建立了切削用量与加工表面残余应力之间的经验公式,并分析了铣削用量对加工表面残余应力的影响规律。结果表明,加工表面的进给方向(X方向)和垂直进给方向(Y方向)都会产生残余拉应力;在选用的铣削参数范围内,每齿进给量对X方向残余应力的影响最为显著,铣削速度对Y方向残余应力的影响最显著;X方向和Y方向表面残余应力都随铣削速度和进给量的增加而增加,随切削深度的增加而减小。     

微晶玻璃超光滑表面残余应力的对比分析研究

通过对微晶玻璃、陶瓷、金属3个试件进行超精密加工,使试件表面粗糙度值达到纳米级,采用非破坏性的X射线衍射sin2ψ法测量原理对不同试件的残余应力进行了测试研究。结果表明：在试验条件下,3个试件都只存在残余压应力,并且陶瓷的残余压应力最大,金属残余压应力最小。超光滑表面残余应力的研究对提高表面完整性,改善加工工艺具有重要的意义。     

高速铣削加工汽车覆盖件模具表面残余应力研究

汽车覆盖件模具的高速加工具有特征型面形状复杂、材料硬度大、结构尺寸大、表面精度要求高等特点,在高速切削加工过程中,属于难加工产品。一些学者对其高速铣削加工进行了研究,但对其表面残余应力的研究较少。残余应力的存在促使疲劳裂纹的形成与扩展、促进腐蚀、促进模具的关键型面变形,因此汽车覆盖件尺寸的稳定性和加工质量与其密切相关。本文在数值模拟思想的指导下,利用有限元解法,研究了高速铣削加工表面的残余应力对加工变形的影响,给出了预测残余应力数值的解析模型。     

高速铣削加工汽车覆盖件模具表面残余应力研究

汽车覆盖件模具的高速加工具有特征型面形状复杂、材料硬度大、结构尺寸大、表面精度要求高等特点,在高速切削加工过程中,属于难加工产品。残余应力的存在促使疲劳裂纹形成与扩展、促进腐蚀、促进模具的关键型面变形,因此汽车覆盖件尺寸的稳定性和加工质量与其密切相关。本文在数值模拟思想的指导下,利用有限元解法,研究了高速铣削加工表面的残余应力对加工变形的影响,给出了预测残余应力数值的解析模型,具有重要的理论及现实意义。     

切削加工表面残余应力研究综述

随着高性能制造技术的发展,对零部件的加工质量提出了更高的要求,已加工表面残余应力作为表面加工质量的重要指标,对机器零部件的使用性能有极大的影响。本文介绍已加工表面残余应力对零件使用性能的影响,论述了切削力和切削温度的研究现状及影响因素;综述了已加工表面残余应力的发展现状并阐述残余应力产生机理及其对表面机械性能的影响;总结了影响加工表面残余应力的因素,从而控制已加工表面残余应力,提高机械加工表面质量。     

镍基高温合金 GH4169电解加工残余应力研究

针对镍基高温合金GH4169材料开展电解加工试验,确定试件在不同电流密度下的材料溶解速度;开展不同深度下的电解加工试验,每溶解10 μm左右的深度,测量残余应力,确定GH4169磨削件的残余应力层深度约为50 μm.为了避免磨削应力层对结果的影响,确定电解加工深度约为180 μm,开展不同电流密度的电解加工试验.检测分...     

焊接残余应力引起铣削加工变形的研究

焊接过程会产生残余应力,铣削加工后焊接残余应力释放和重新分布对铣削变形产生很大影响.为了研究残余应力释放和重新分布规律,采用有限元方法以最小焊接残余应力作为初始应力对铣削加工进行了数值模拟,获得了焊接试验件铣削加工残余应力和变形,并对焊接残余应力释放和重新分布以及加工变形进行了分析.     

超声振动铣削加工Ti6Al4V的表面残余应力研究

建立了包含振动铣削、移除铣刀、载荷释放及降温等多个分析步的超声振动铣削三维有限元模型,对铣削表面的残余应力进行了仿真。通过有限元计算,得到了不同振动参数和铣削用量条件下加工表面的残余应力大小与分布情况,并根据振动切削表面残余应力的影响机制对仿真结果进行了分析。研究结果表明,对工件施加超声振动后,切削表面残余拉应力值明显减小;振动参数和铣削速度对残余应力的影响较大,而进给量对残余应力的影响较小,并通过相关实验验证了有限元仿真结果的正确性。     

高速铣削加工铝合金表面残余应力研究

基于Doelle—Hauk方法测量了铣削加工铝合金工件表面的残余应力状态,结果表明,应力主平面与试样表面基本平行,说明铣削加工铝合金表面的残余应力近似处于二维平面应力状态。在分析了织构对残余应力测试影响的基础上,采用X射线衍射法中的回摆法测量了铣削加工工件表面不同切削几何位置、不同转速下残余应力的分布规律。为了对残余应力的分布作出解释,采用Kisterler测试仪测试了不同主轴转速下切削力的变化规律;建立了双刃斜角切削有限元模型,得到了单个切屑形成时已加工工件表面的切削温度场。最后,从热力耦合的角度对残余应力的形成机理进行了研究。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明，热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一，该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响，适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时，热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力，减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下，动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm，近缝区的不协调应变较小，控制焊接应力与变形的效果较好。     

钛合金断口反推疲劳应力的实验与工程应用研究

对钛合金在实验和工程应用条件下的构件进行断口定量反推，研究疲劳条带间距反推疲劳应力在钛合金应用的可行性。结果表明，实验条件下应力水平较低时，钛合金断口反推计算的疲劳应力的误差较小，随着应力水平的提高，误差逐渐增大，采用无量纲数a/D在0．45～0．55范围内的疲劳条带间距进行反推的误差在10％以下；而对钛合金实际构件的疲劳断裂，可采用疲劳条带间距进行反推其疲劳振动应力，该方法简单易行，且误差较小。     

垫板导热能力对钛合金薄板焊接残余应力的影响

针对钛合金TC4薄板钨极氩弧焊(GTAW)分别在试件背面衬以铜垫板与覆盖石棉的垫板两种情况下所焊的对接试件,采用切条应力释放法测量了其中纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布,比较研究了不同导热能力的垫板对钛合金薄板焊接残余应力及纵向残余塑性应变的影响。测量结果表明:钛合金GTAW焊接过程中垫板不仅提供了对焊缝背面的保护,也影响了焊接纵向残余应力与纵向残余塑性应变的分布与大小。不同导热能力的垫板控制应力与变形的效果不同。铜垫板控制应力与变形的效果好于覆盖石棉的垫板。     

EFFECTS OF COOLANT SUPPLY METHODS AND CUTTING CONDITIONS ON TOOL LIFE IN END MILLING TITANIUM ALLOY

Titanium machining poses a great challenge to cutting tools due to its severe negative influence on tool life primarily due to high temperature generated and strong adhesion in the cutting area. Thus, various coolant supply methods are widely used to improve the machining process. On account of this, tool life and cutting force are investigated based on dry cutting, flood cooling, and minimum quantity lubrication (MQL) techniques. The experimental results show that MQL machining can remarkably and reliably improve tool life, and reduce cutting force due to the better lubrication and cooling effect.     

EFFECTS OF COOLANT SUPPLY METHODS AND CUTTING CONDITIONS ON TOOL LIFE IN END MILLING TITANIUM ALLOY

Titanium machining poses a great challenge to cutting tools due to its severe negative influence on tool life primarily due to high temperature generated and strong adhesion in the cutting area. Thus, various coolant supply methods are widely used to improve the machining process. On account of this, tool life and cutting force are investigated based on dry cutting, flood cooling, and minimum quantity lubrication (MQL) techniques. The experimental results show that MQL machining can remarkably and reliably improve tool life, and reduce cutting force due to the better lubrication and cooling effect.     

逆焊接加热处理引入压缩残余应力的数值分析

采用有限单元法模拟计算了经过逆焊接加热处理的复合板、不锈钢、CF62调质钢等材料的残余应力场，计算中还考虑了不同板厚条件以及处理前原始残余应力场与形成压应力效果的关系。分析结果对进一步弄清逆焊接加热处理的原理和工艺特点以及该方法的工程应用起到了很好的促进作用。     

钛合金薄板带热沉GTAW焊的应力场

采用数值模拟和试验相结合的方法，比较钛合金常规钨极氩弧焊(CTAW)及带热沉的钨极氩弧焊，即动态控制低应力无变形(DC-LSND，dynamically controlled low stress no-distortion)GTAW焊接过程中应力场的形态与发展历史。DC-LSND焊接过程中，热沉的急冷收缩对热沉作用部位与熔池之间已凝固但仍处于高温状态的金属产生很强的拉伸作用，使焊缝中拉伸塑性变形增大，近缝区压缩塑性变形相应减小，从而导致焊缝与近缝区不协调应变减小，残余应力降低。与常规焊最大残余拉应力位于焊缝中心不同，在所选用的焊接条件下，DC-LSND焊最大残余拉应力位于近缝区，残余应力分布形态发生改变。     

NUMERICAL ANALYSIS OF RESIDUAL STRESSES IN TITANIUM ALLOY DURING ELECTRON BEAM LOCAL POST-WELD HEAT TREATMENT

The distributions of temperature and residual stresses in thin plates of BT20 titanium alloy are numerically analyzed by three-dimensional finite element software during electron beam welding and electron beam local post-weld heat treatment (EBLPWHT). Combined with numerical calculating results, the effects of different EBLPWHT mode and parameters, including heat treating position, heating width and heating time, on the distribution of welding residual stresses are analyzed. The results show that, the residual tensile stresses in weld center can be largely decreased when the weld is heat treated at back preface of the plate. The numerical results also indicated that the magnitude of the residual longitudinal stresses of the weld and the zone vicinity of the weld is decreased, and the range of the residual longitudinal stresses is increased along with the increase of heating width and heating time.     

ROTARY ULTRASONIC MACHINING OF TITANIUM ALLOY: EFFECTS OF MACHINING VARIABLES

Titanium and its alloys are finding prime applications in industries due to their unique properties. However, the high cost of machining is one of the limiting factors for their widespread use. Tremendous efforts are being made to improve the existing machining processes, and new processes are being developed to reduce the machining cost in order to increase the titanium market. However, there is no report on the systematic study of the effects of machining variables on output parameters in rotary ultrasonic machining of titanium and its alloys. This paper presents an experimental study on rotary ultrasonic machining of a titanium alloy. The cutting force, material removal rate, and surface roughness (when using rotary ultrasonic machining) of a titanium alloy have been investigated using different machining variables.     

表面疲劳短裂纹在残余压应力场中的扩展

研究Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８镍基合金表面短裂纹在喷丸残余应力场中的扩展行为。用扫描电镜中的疲劳加载装置对表面裂纹的闭合行为进行原位观察和测量。研究表明,表面短裂纹具有较穿透短裂纹更低的扩展门槛值,表面短裂纹的闭合与残余压应力场的大小和分布密切相关,残余压应力场中的表面短裂纹扩展及形状变化完全可以通过其闭合行为的变化进行解释。