一种逐层切削法的残余应力动态测量实验研究

在航空整体结构件加工中,残余应力影响着零件尺寸的稳定性。为提高航空整体结构件加工质量,减少残余应力对加工变形的影响,需要准确分析板材内残余应力的分布规律。提出一种采用逐层切削法去除毛坯材料,利用动态应变测量技术测量残余应力释放引起的应变,从而获得材料内部残余应力大小和分布规律的方法。设计了测量实验方案,完成了数据采集和数据分析,得到残余应力的三维分布规律,同时获得残余应力释放的速度变化规律。     

用环芯法测定残余应力的基本原理和潜在的应用范围

环芯法测定残余应力是工件在加工中或加工后测定残余应力的一种常用方法,在工程测试中得到了广泛的应用.本文介绍了该测量方法的基本原理、计算方法、操作要点和几种典型件的测量结果,供相关人员参考.     

控制浅小孔电解加工深度的研究

小孔法测量近表面残余应力具有可靠性高、测量深度较大等优势,然而机械加工方法如钻削、铣削在加工小孔时易引入附加应力,影响近表面残余应力的测量精度与测量结果。由于电解加工具有加工过程无应力作用、加工材料适用性广等优点,采用电解加工方法加工小孔进行近表面残余应力测量具有显著优势。针对小孔法测量近表面残余应力对小孔加工深度的精确要求,以纯铁材料为研究对象探究了电解加工技术调控小孔加工深度的方法。通过实验研究了纯铁-电解液体系的电化学特性,优选了电解液成分及其配比。基于法拉第第一定律,采用恒电流电解加工方法,分析了不同加工时间下的电流效率,修正了电解加工小孔深度与电解加工持续时间之间的关系,实现了调控小孔加工深度的要求。     

TC4管状零件内壁加工残余应力计算及其有限元分析

针对残余应力对加工零件使用性能有严重影响以及TC4材料难以用X射线法进行残余应力测量的现状,提出了一种通过测量外壁应变来计算TC4管状零件内壁加工残余应力的方法。为验证该方法的正确性,在有限元软件中对模型内壁进行分层施加预定的随深度变化的残余应力,并用生死单元技术将内层单元逐层“杀死”来模拟实际实验中应力层被腐蚀的过程。根据外层不断变化的应变以及推导出的计算公式来计算内壁随深度变化的残余应力,并将计算得到的残余应力与之前所施加的应力进行对比,可发现该方法求得的残余应力值准确度较高,由此可以得出结论：该方法可用于测量实际零件的残余应力。     

直齿轮成形磨削齿面残余应力计算与实验验证

磨削加工齿轮的残余应力状态对齿轮使役性能有较大影响,磨削后齿面的表面残余应力准确预测与计算是齿轮抗疲劳制造的重要内容。基于成形磨削运动分析及热力耦合有限元仿真计算方法,提出了齿轮成形磨削加工齿面残余应力计算方法。开展成形磨削实验,测量磨削后齿面的残余应力,对比分析残余应力实验测量值与有限元计算值,分析了磨削加工参数与残余应力的关联规律。结果表明,提出的成形磨削齿面残余应力计算方法得到的计算值与实验测试结果具有较好的一致性;在成形磨削中,砂轮进给深度越大,齿面残余拉应力越小。     

不同残余应力调控方法对铝合金箱盖加工变形影响的研究

针对铝合金箱体加工后残余应力释放导致的零件变形与尺寸超差等问题,开展不同残余应力调控对加工变形影响的研究。本文分别利用频谱谐波法和高能超声法对零件的关键部位进行多次应力调控,削减加工过程中产生的残余应力,并分别利用盲孔法和超声波法对残余应力进行测量,得到调控后零件的残余应力减少量,最后以加工后零件变形量的多少来对比评价上述两种调控方法对零件变形的影响程度和对应力控制的优劣。     

管电极电解加工铝合金非均匀残余应力的测量研究

设计了一种可以精确控制制孔深度的管电极电解加工制孔的装置，采用逐层钻孔的方法测量铝合金沿深度方向的残余应力。以2B06铝合金为研究对象，采用质量分数为5%的NaCl溶液作为电解液，通过试验得到最优的电解加工参数组合为：管电极的进给速度2.5mm/min,初始加工间隙2.0mm,恒电流0.5A。采用5层钻孔法，制孔的步进深度为0.05mm,利用应变仪采用机械钻孔法测量了不同层深的残余应力，并与电解法测量的残余应力进行对比，平均差值接近15%。使用XRD衍射仪结合剥层法测量了铝合金残余应力，以衍射法的测量结果为基准，电解法测量的相对误差接近10%,机械法误差较大。验证了管电极电解加工的小孔法测量残余应力的可行性。     

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。     

316 L/SA516爆炸复合板残余应力的试验研究

爆炸焊接技术是一种高能率的加工技术,在工业实践中得到了广泛应用。爆炸焊接过程产生的残余应力对结构的强度、稳定性有重要的影响。所以需要研究得到合理的残余应力范围,并寻求预测、控制和调整残余应力。采用钻孔法对316L/SA516爆炸复合板残余应力进行试验研究,介绍了钻孔法测残余应力的基本原理、试验准备以及试验过程的注意事项。钻孔法测量试件的残余应力主要分析了爆炸态残余应力、正火态残余应力和爆炸态厚度方向的残余应力。测量结果的发展规律大体和实际一致。     

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。