钛合金高速铣削表面完整性研究

研究了钛合金TC4的高速铣削。着重讨论了高速铣削钛合金TC4已加工表面完整性的问题,重点研究了表面粗糙度、表面变质层等因素对表面完整性的影响。研究结果表明,切削速度在v=200～350m/min范围,钛合金TC4高速铣削获得的加工表面完整性较好。     

加工工艺对表面粗糙度及疲劳寿命的影响

研究了5种加工工艺对7075-T7351铝合金飞机装配紧固孔表面粗糙度的影响，分析了影响表面粗糙度的因素；根据实验数据，采用回归分析方法，建立了进给量及切削速度对紧固孔表面粗糙度影响的经验公式；利用断裂力学的原理，探讨了表面粗糙度对紧固孔疲劳性能的影响。研究结果表明，采用一步复合制孔工艺产生的加工表面，表面粗糙度最小，抗疲劳破坏能力最强；采用钻扩铰多步慢进给和多步快进给工艺产生的加工表面则次之。影响紧固孔表面粗糙度的主要因素是毛刺、积屑瘤和鳞刺；适当减小进给量、增大切削速度是消除积屑瘤和鳞刺、降低表面粗糙度的重要手段。     

铣削对SLM增材TC4钛合金表面完整性和疲劳性能的影响

针对激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金表面质量差和疲劳性能低等问题,采用三点弯曲疲劳试验测试了铣削前后增材件的疲劳性能,研究了铣削工艺对增材件表面完整性和疲劳性能的影响规律。结果表明,增材件经过铣削加工后,表面粗糙度Ra由12.57μm降至0.32μm;表面硬度由353.0HV提高至434.3HV;疲劳寿命由48 272周次提高至155 463周次,疲劳源萌生位置由表面及次表面转移至内部,疲劳断裂模式由准解理断裂过渡到韧性断裂。增材件经铣削加工后,表面完整性得到极大的改善,可抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,疲劳性能得到显著提升。     

铝合金零件高速铣削加工试验

为了减小铝合金零件整体抠制加工时的变形和提高加工效率,高速铣削加工越来越广泛地被应用.为了摸索高速铣削加工方法进行了高速铣削加工试验,在对两个比较典型的铝合金零件的试验过程中,通过合理地设置加工参数和刀具路径,减小了零件的变形和提高了加工效率.     

薄壁铸铝合金高速铣削加工试验研究

以铸铝合金薄壁件为加工对象,分别研究不同的切削速度、每齿进给量、径向切深对表面质量和切削力的影响规律,并优化切削参数的选择,力求为合理选择高速切削加工参数提供可靠依据。     

高速铣削加工6061铝合金高速列车车体工艺参数的优化

在高速铣削高速列车车体铝合金型材的过程中,加工工艺参数对刀具的切削性能以及使用寿命有着非常重要的影响。本文采用析因设计方法,分析主轴转速和进给量对铣削力的影响趋势。试验结果的极差分析表明,主轴转速对切削力的影响比进给量大;随着转速的增加,Fy和Fz均显著降低,转速越高降低的幅度越大;三个方向的切削力随着每齿进给量的增大而增大。因此,主轴转速10000r/min、进给量0.1-0.12mm/z为优选的加工参数。     

加工工艺对疲劳寿命的影响

有益的加工工艺包括表面硬化,即向零件表面导入一个压应力。珩磨、抛光、滚压都旨在消除由于机加工过程而引起的表面缺陷和抵消有害的拉应力,从而改善零件的表面属性。表面滚压同样可以导入压应力,     

超高强度钢高速铣削表面完整性实验研究

为了研究超高强度钢高速铣削过程中铣削参数对表面完整性的影响,本文基于正交实验法,采用涂层硬质合金刀片对16Co14Ni10Cr2Mo超高强度钢进行了高速铣削实验。分析了铣削速度、每齿进给量和铣削深度对三维表面粗糙度、表面残余应力和表面显微硬度的影响规律,并对铣削参数进行了优化。结果表明:三维表面粗糙度随铣削速度和每齿进给量增大而增大,随铣削深度的增大,呈现出先增大后降低的趋势;两个方向表面残余应力随铣削速度和铣削深度的增大而升高,垂直进给方向残余应力σ_y随每齿进给量的增大而升高,而沿进给方向残余应力σ_x呈现出先增大后降低的趋势;表面显微硬度随铣削速度υ_c的增大变化不大,随每齿进给量f_z和铣削深度a_p增大而降低;每齿进给量f_z对表面完整性影响最大;兼顾表面完整性和加工效率,最优铣削参数组合为:υ_c为150.7 m/min,f_z为0.02 mm/z,ap为1.0 mm。     

镜像铣和化学铣切对2A12铝合金表面完整性与疲劳行为的影响

对比研究了金刚石刀具和硬质合金刀具镜像铣,以及化学铣切2A12-T4铝合金试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力、硬度和疲劳性能。结果表明：镜像铣等厚度平板试样(一面硬质合金刀具加工,一面金刚石刀具加工)的细节疲劳额定强度比化学铣切试样提高了4.27%,而金刚石刀具镜像铣下陷试样的细节疲劳额定强度则提高了22.46%;金刚石刀具镜像铣试样获得了比硬质合金刀具镜像铣试样以及化学铣切试样更高的疲劳抗力。金刚石刀具镜像铣在试样表面引入了残余压应力,提高了表面硬度,降低了表面粗糙度,并未使表层组织受到破坏,因此裂纹萌生和扩展阻力提高。化学铣切试样表面存在的点蚀坑、晶间腐蚀缺陷及残余拉应力,以及硬质合金刀具镜像铣试样表面存在的较深刀痕沟槽和残余拉应力均促进了裂纹的萌生。     

喷丸对2024-T351铝合金表面完整性影响的研究

为研究气动喷丸和超声喷丸两种不同喷丸工艺对2024-T351铝合金表面完整性的影响,在A型阿尔明试片名义弧高值为0.15 mm的喷丸强度下,分别使用气动喷丸和超声喷丸对2024-T351铝合金进行表面喷丸处理,并使用电子扫描显微镜、X射线衍射仪、残余应力分析仪、微观硬度计分析两种喷丸工艺对表面形貌、微观组织结构演变、残余应力、微观硬度的影响。研究表明,气动喷丸和超声喷丸均会显著改变材料的表面形貌,超声喷丸可以产生更小的表面粗糙度值。由于弹丸速度较高,气动喷丸会导致更大程度的塑性变形。采用气动喷丸,试件的残余压应力大于超声喷丸,但残余压应力层深度明显较浅。采用超声喷丸,试件会产生更高的微观硬度和更深的硬化层。     

超声振动辅助铣削钛合金的表面完整性研究

对超声振动辅助铣削TC4钛合金进行试验研究,从表面三维粗糙度、棱边质量及残余应力三个方面分析了超声电流及工艺参数对钛合金加工表面完整性的影响规律。试验结果表明:超声振动的辅助作用对TC4钛合金的表面完整性影响较为显著;高频振动冲击虽然增大了TC4钛合金表面的三维算数平均偏差和均方根偏差,但表面均匀程度和液体滞留性能得到改善,易于形成较为统一的表面纹理;超声振动辅助不仅可抑制TC4钛合金棱边毛刺的产生,并且能有效增大表面残余压应力。     

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。     

高速铣削时钛合金刀具的磨损及对工件表面粗糙度的影响

观察高速铣削钛合金刀具时后刀面及被加工表面的形貌,通过对刀具后刀面磨损量和被加工表面粗糙度值的测量研究了刀具磨损对被加工表面粗糙度的影响,揭示了钛合金铣削加工时提高表面质量的规律。     

高温合金高速精铣表面完整性建模及切削参数优化研究

基于均匀设计法设计了含定性因素混合水平的高速精铣试验方案,用最优回归子集法建立了切削力、切削温度、表面完整性的多元二次回归模型,回归效果显著;重点分析了切削条件对表面完整性的影响规律;基于回归模型建立了高温合金高速精铣切削参数多目标优化模型,验证结果显示模型具有较高的预测精度。研究结果对高温长寿命工作下的试件表面质量控制和切削参数优化具有指导性意义。     

Effects of Cutting Angles in Ti-6al-4v Milling Process on Surface Integrity: Influence of Roughness and Residual Stresses on Fatigue Limit

□ The influence of the milling process on the fatigue behavior of a titanium alloy was investigated. The effect of cutting conditions such as the cutting angles (axial and radial rake angle) on the surface integrity (roughness and the residual stresses) was observed. The results indicated that the cutting angles have a limited influence on roughness parameters, whereas the effects on residual stresses were greater. A negative axial rake angle induced compressive residual stresses regardless of the radial rake angle. In contrast, a positive axial rake angle combined with negative radial rake angle induced tensile residual stresses. To evaluate the fatigue limit, the four point fatigue tests were carried out. Result showed the fatigue limit is sensitive to the surface integrity. The fatigue limit was also evaluated by analytical method (Arola model). A good correlation was found between the analytical results and the experimental results when cutting angles induced compressive residual stress. However the Arola model was less accurate for tensile residual stress surface condition. To improve the prediction precision, the residual stress was considered as a sensitivity parameter and added to Arola model.     

铝合金超声波喷丸成形制件表面完整性研究

采用试验方法对AA2024-T351进行数控超声波喷丸成形,研究了超声波喷丸成形制件的显微硬度、残余应力场、表面形貌、表面粗糙度及半高宽等随超声波喷丸过程参数变化的规律,定性地探讨了AA2024-T351超声波喷丸后表面完整性的改善状况。结果表明:超声波喷丸后,制件的显微硬度得到了明显提高（最大增幅为20%）,同时在材料表面产生了一定厚度的硬化层（深度约为300μm）;制件内部引入数值较高、分布呈现梯度形式的残余压应力场,残余压应力场的临界深度在500~650μm之间,在距表面200μm处产生了最大残余压应力;制件表面形成一道道犁沟,表面喷丸区域的粗糙度Ra有一定程度的增大;制件表面层的半高宽值变大,深度在125μm左右,半高宽的增大表明材料冷作硬化程度加大、晶体内部位错密度有一定程度的增大。显微硬度的提高、残余压应力场的引入及表面层组织的细化有助于喷丸成形制件疲劳寿命、抗磨损和抗腐蚀性能的提高。     

钛合金高速铣削加工的有限元模拟与分析

采用有限元法建立了更接近实际的铣刀结构模型及三维铣削模型,模拟了钛合金Ti6Al4V高速铣削切屑的形成过程,得到了铣削过程的温度分布云图,分析了切削过程中残余应力的分布,并提出了采用有限元仿真铣削工件表面的位移大小,把表面的轮廓算数平均偏差作为表面粗糙度评定参数的方法。结果表明:切屑区最高温度出现在距离刀尖0.01~0.03 mm的刀-屑接触处,当主轴转速为9 500 r/min时,温度有所下降。工件的残余应力在表层由拉应力迅速的转变为压应力,在100~200μm之间出现残余压应力的最大值。当主轴转速为9 500 r/min,每齿进给量为0.02 mm时,表面粗糙度取得最小值。     

高速侧铣参数对7050-T7451铝合金表面粗糙度的影响

为提高航空结构件加工效率和表面质量,通过单一铣削参数实验,研究采用两种硬质合金刀具在高速铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、径向铣削深度、铣削进给速度等切削参数以及加工方式(顺铣、逆铣)对表面粗糙度的影响.分析表明:表面粗糙度随刀具尺寸和径向切深增大而增加,在铣削进给速度增加趋势下仅有较小波动,不受主轴转速直接...     

刀具几何参数对钛合金铣削力和表面完整性的影响

针对TC18钛合金铣削过程,采用正交试验研究了硬质合金刀具几何参数对铣削力和表面完整性的影响,建立了铣削力经验模型,并分析了铣削力对刀具前角、后角和螺旋角的绝对灵敏度和相对灵敏度;采用田口法分析了刀具几何参数对表面粗糙度和表面残余应力的影响。结果表明：大前角、小后角、大螺旋角的条件下铣削力较小,铣削力对刀具螺旋角的变化最敏感,对后角次之,对前角最不敏感;铣削表面均为残余压应力,刀具螺旋角对表面粗糙度的影响显著,刀具后角对表面残余应力的影响显著。