基于AdvantEdge的Ti6Al4V钛合金多工步切削加工表面残余应力分析

本文基于Third Wave AdvantEdge软件,采用Johnson-Cook本构模型和库伦摩擦模型建立了Ti6Al4V合金多工步切削有限元模型,且基于已有文献验证了模型的准确性。以工件已加工表面残余应力为研究对象,分析了切削速度、进给量及刀具涂层对不同工步作用下残余应力的影响,得出可供参考的结论。     

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。     

Ti6Al4V钛合金切削加工的数值模拟

采用DEFORM软件建立三维有限元模型对切削过程进行数值模拟,研究了不同切削速度、背吃刀量和进给量的切削用量三要素对切削力F和切削温度θ的影响。结果表明,在切削用量三要素中,对切削力F影响的主次顺序为切削速度进给量背吃刀量;对切削温度θ影响的主次顺序为背吃刀量进给量切削速度,模拟结果与之前的试验结果基本吻合。分析切削力和切削温度可预测Ti6Al4V钛合金的最佳工艺参数,对揭示Ti6Al4V钛合金切削加工过程的基本规律具有实际意义。     

Ti6Al4V钛合金切削力与切削温度场的研究

基于ABAQUS仿真理论,分别建立材料本构模型、摩擦模型和断裂准则,采用局部网格细化使仿真更精确,并对边界条件和材料参数的设置进行了分析,模拟车削加工过程中的切削力和切削温度场,分析了切削力和切削温度场的变化规律,并借助切削试验对切削力进行分析,验证了有限元仿真模型的正确性和仿真结果的可靠性。     

高速切削Ti6Al4V钛合金时切削温度的试验研究

应用硬质合金刀具对Ti6Al4V钛合金材料进行了高速车削和高速铣削试验,研究分析了干切削、空气射流及氮气射流条件下的切削温度变化情况。研究结果表明,氮气射流及空气射流条件下的切削温度明显低于干切削条件下的切削温度,而氮气射流条件下的钛合金高速切削温度则略低于空气射流条件下的切削温度。     

刀具几何参数对钛合金Ti6Al4V切削加工的影响

针对钛合金切削过程中刀具易磨损的问题,深入研究了对刀具几何参数对钛合金Ti6A14V切削过程的影响.将正交切削数值模拟与试验相结合,研究了高速切削Ti6A14V过程中刀具几何参数(前角、后角、刀尖圆弧半径)对切削力的影响规律,同时,也研究了刀具几何参数对锯齿状切屑形成的影响规律.     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用JobnSOn—Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热一机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律。结果表明：已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力。表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小。各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

硬质合金刀具切削钛合金Ti6Al4V界面摩擦特性研究

钛合金Ti6Al4V具有高的比强度、良好的机械性能和抗蚀性,但因其化学活性大、导热系数低,切削时刀具磨损严重。为选择合理切削参数以减少刀具磨损,研究钛合金在不同切削条件下刀-屑/工界面的摩擦特性。结果表明,在切削速度较低时,刀具磨损表面紧密接触区附有大量黏结物,而在切削速度较高时,会产生不稳定粘结物,且刀具与工件材料接触面发生扩散,不稳定黏结物的脱落造成刀具微崩刃,加速刀具的磨损;采用合理的切削速度时,黏附在刀具表面的工件材料会发生氧化反应,生成的氧化物具有一定边界润滑作用,使黏结磨损与氧化磨损达到平衡,因此能减弱刀具-工件间接触时的高温黏结,降低刀具的磨损。     

Ti6Al4V钛合金冲蚀机理研究

为研究Ti6Al4V钛合金在气固两相流使用环境中的损伤机理,进行了室内力学性能试验以及不同攻角下的冲蚀试验,并借助扫描电子显微镜对试验后试样表面的显微形貌进行分析。试验结果表明:较低角度30°时,显微切削和挤压锻打作用对Ti6Al4V钛合金试样表面会造成较为严重的损伤。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

高速铣削加工钛合金Ti6Al4V的切削力和表面粗糙度试验

利用单因素实验法对高速铣削Ti6Al4V过程中各切削要素对切削力的影响进行分析,切削力随着切削速度的增加先增大后减小,随着每齿进给量和切削深度的增加而增大;利用正交试验法对高速铣削Ti6Al4V进行粗糙度分析,得出每齿进给量对工件表面粗糙度的影响最大,其次分别是切削速度、径向切深和轴向切深。     

精密切削钛合金TC4表面残余应力的模拟研究

本文建立钛合金正交切削热一力耦合有限元仿真模型,采用自适应网格(ALE)技术及Johnson-Cook强化模型和剪切失效模型定义切削.通过对TC4切削过程的有限元模拟,分析了刀具刃口半径及材料的变形对已加工表面残余应力分布和表面质量的影响,并提出在切削钛合金时需采用较小的切削深度、较高的刀具锋锐度、较高的切削速度进行切削,以得到较好的表面加工质量.     

钛合金Ti6Al4V高速磨削试验研究

为实现难加工材料钛合金的高效磨削,进一步发挥高速磨削的潜力,开展了钛合金Ti6Al4V高速磨削工艺试验研究,对磨削过程的磨削力、磨削比能以及磨削温度随单颗磨粒最大切屑厚度agmax的变化特征进行了分析。研究结果表明：不同砂轮线速度vs条件下,磨削力、磨削比能及磨削温度三者随单颗磨粒最大切屑厚度agmax变化的特征曲线略有不同,具体表现为,单颗磨粒最大切屑厚度agmax一定条件下,磨削力及磨削比能随着磨削速度的提高呈减小趋势,磨削温度则呈上升趋势,同时钎焊CBN砂轮的磨削力、磨削比能低于陶瓷结合剂及电镀CBN砂轮的磨削力、磨削比能,因此,利用钎焊CBN砂轮磨料有序排布的优势,选择合理的单颗磨粒最大切屑厚度,可在提高砂轮线速度的同时提高进给速度,从而提高磨削效率,实现钛合金的高速高效磨削。     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力一应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson--Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。     

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。     

基于ABAQUS的Ti6Al4V切削仿真研究

以刀具前角作为变量,采用单因素变量法建立了基于ABAQUS的Ti6Al4V正交切削有限元模型。模拟了锯齿形切屑形成过程,深入分析了锯齿形切屑形成机理。研究了不同刀具前角对切屑锯齿化程度和切削力的影响。研究结果表明:刀具前角变化对锯齿形切屑形成有着重要影响;随着刀具前角增大,锯齿化程度逐渐减小,切削力也会逐渐减小。     

钛合金铣削加工表面残余应力研究

金属切削加工引起的残余应力对零部件变形、疲劳性能有重要影响,通过选择合适的加工参数对其进行控制是可能的。目的在于研究钛合金铣削加工中铣削参数对已加工表面残余应力的影响,利用X射线衍射技术测量进给方向和铣削方向的残余应力。为保证X射线应力测量精度,采用摇摆法和峰拟合定峰方法。试验结果表明,钛合金顺铣加工表面残余应力表现为压应力,主要是由于刀具后刀面与已加工表面的挤光效应起主导作用所致。沿铣削方向和进给方向,切削参数对工件表面残余应力影响具有差异性。通过控制切削参数有可能生成定制化的应力。     

航空钛合金Ti6Al4V的三维铣削加工有限元仿真

基于有限元技术的三维铣削仿真对于改善工艺参数、实现高效高质加工具有重要意义。以Ti6Al4V为工件材料,建立了接近实际铣削加工的有限元模型,成功模拟了切屑的形成过程,模拟的切屑形态与真实切屑形态相似;根据应力与温度分布云图对工件的应力场和温度场进行了分析;应用所建模型模拟了不同铣削速度时的3个方向切削力,分析了模拟结果,并进行了与模拟同样条件的测铣削力实验。通过对比切削力的模拟值与实验值,验证了铣削模型的正确性,此模型可用于优化铣削参数。