基于微切削模型的不锈钢研磨表面残余应力规律

目的 基于单颗粒微切削模型,研究分析研磨工艺对HR-2抗氢不锈钢工件表面残余应力的演化规律与产生机制的影响.方法 建立研磨磨粒单颗粒微切削残余应力数学模型,采用正交试验获得研磨工艺参数与表面残余应力大小、磨粒微切削切深和切向力回归方程,利用单因素试验对研磨工艺进行验证,获得研磨工艺参数对表面残余应力大小、表面磨粒切深和切向力的影响规律,并开展单因素试验结果与数学模型计算结果对比研究.结果 试验中,磨粒粒径从10μm变化为50μm时,残余应力从–130 MPa变化至–345 MPa;研磨压力从10 N变化至50 N时,残余应力从–135 MPa变化至–253 MPa;而转速的变化对残余应力结果的影响规律不显著.不同工艺参数试验中,模型所得计算值和试验值误差基本在10％以内.结论 根据正交试验结果和单因素试验得出,研磨工艺对残余应力影响的显著度从高到低为磨粒粒径>研磨压力>研磨转速,磨粒切深和切向力与残余应力关系显著,建立的单颗粒研磨模型可以预测不同研磨工艺参数条件下的残余应力产生规律.     

微织构刀具对工件表面残余应力影响有限元分析

针对微织构刀具对切削工件表面残余应力的影响,设计不同尺寸的垂直槽和平行槽微织构,利用有限元仿真技术,模拟不同类型、不同尺寸微织构PCBN刀具干式车削GCr15试验。通过对有限元结果进行研究分析,得到已加工表面残余应力分布情况,并与无织构PCBN刀具对比,分析微织构对已加工表面残余应力的影响。有限元仿真结果表明:与无织构刀具切削工件表面获得拉应力相比,槽型织构刀具切削后的工件已加工表面呈现压应力,提高工件表层的耐磨损和耐疲劳性能;宽度50μm垂直槽和宽度40μm平行槽刀具切削得到的工件表面压应力最大,对工件表面应力分布影响最显著。     

微Sn元素对灰铸铁残余应力的影响

研究了锡元素在微合金灰铸铁中的行为，揭示了其影响铸件残余应力的机理。实验结果表明，含锡微合金灰铸铁不仅可以使铸件力学性能最佳，稳定在HT250水平以上，满足缸体生产的要求，而且通过配合采取其他工艺措施，还可以降低铸件残余应力，与HT250灰铸铁相比，降幅可达24．6％。     

硬质合金微坑车刀切削304不锈钢残余应力有限元仿真

为了研究硬质合金微坑车刀对304不锈钢表面残余应力的影响规律,采用有限元仿真平台建立二维切削模型,用不同切削参数车削304不锈钢,得到切削参数对切削力、切削温度及残余应力分布的影响规律。研究结果表明:表面残余拉应力和里层残余压应力随切削速度的增大均先增大后减小,而随着进给量的增大,表面残余拉应力逐渐减小,里层残余压应力逐渐增大。     

表面微沟槽车刀的切削试验与性能分析

采用二极管泵浦ND.YAG激光器,在YG6X硬质合金刀片上加工出具有一定尺寸和分布的凹槽织构,并以此刀片对6061-T6铝合金棒料进行切削加工对比试验。结果表明:与无织构刀具相比,较优参数的凹槽织构刀具的主切削力Fz的波动幅度减小,峰值切削力的均方根值和均值分别减小了约10%和9%。且凹槽间距越小,Fz越小,稳定性越好。采用光学显微镜对切削后的刀片进行检测,发现适当的凹槽几何参数能提高刀具的切削性能。凹槽间距和凹槽方向对织构刀具的抗粘性能有较大的影响,凹槽间距越小,凹槽方向与切屑流向的夹角越大,切屑与刀具的粘结程度越轻。不恰当的凹槽间距和方向,不仅不会提高刀具的性能,反而会显著增大刀具的磨损。     

铸造残余应力某些影响因素的研究

对ＺＬ１０２合金冷却后的残余应力进行了研究，给出了应力－时间曲线．发现Ｅ形应力框的粗细杆横截面积比、应力杆长度和浇注温度等因素对ＺＬ１０２残余应力有着不同程度的影响，当粗细杆横截面积比为４时，残余应力出现极大值     

钛合金切削表面残余应力影响因素及参数优化

钛合金切削过程具有温度高、摩擦力大、刀具严重磨损等缺点。为了减少钛合金表面出现微小裂纹,基于国内外研究现状,以Ti6Al4V切削表面残余应力为研究对象,建立了钛合金切削有限元模型。讨论了切削速度、切削深度、每齿进给量、不同切削用量对切削表面残余应力的影响。建立了切削表面残余应力回归模型,并采用混合遗传退火算法对切削参数进行优化,得到了最优切削参数组合。研究表明:切削速度增加,钛合金表面残余应力增加;切削深度对残余应力的影响较小;残余应力随着每齿进给量增加而减小。     

关于影响残余奥氏体残余应力的研究

导入大而深的残余压应力能提高机械零件的疲劳极限,如承受R(应力比)≥0的渗碳齿轮。为了改善残余应力分布的工艺之一是用喷丸法。用此法能将残余奥氏体转变成马氏体。但是残余奥氏体对残余压应力的影响还不清楚。所以作者用真空渗碳和碳氮共渗试片做了一个实验,并用喷丸和低温处理来系统评估其影响。     

切削时的残余应力对关节轴承性能的影响研究

关节轴承具有其他类型轴承无法替代的作用,广泛应用于航空、航天等领域。但是在加工自润滑关节轴承零部件时,已加工表面会有残余应力存在,而残余应力又是影响关节轴承使用寿命和使用性能的关键因素。因此,研究残余应力对关节轴承性能的影响很有必要。在分析关节轴承切削加工前后摩擦力矩变化的基础上,对关节轴承残余应力的产生原因进行分析,并对关节轴承残余应力进行试验。测试结果表明:关节轴承在加工过程中会产生残余应力和变形,影响关节轴承的一致性和稳定性。     

关于影响残余奥氏体残余应力的研究

导入大而深的残余压应力能提高机械零件的疲劳极限，如承受R（应力比）≥0的渗碳齿轮。为了改善残余应力分布的工艺之一是用喷丸法。用此法能将残余奥氏体转变成马氏体。但是残余奥氏体对残余压应力的影响还不清楚。所以作者用真空渗碳和碳氮共渗试片做了一个实验，并用喷丸和低温处理来系统评估其影响。     

微槽刀具切削GH4169的工件表面完整性研究

针对如何改善零件的已加工表面完整性,提高零件的服役能力,文章基于温度场形状开展切削GH4169的刀具前刀面微槽设计研究,设计并制备了新型微槽刀具,并将原刀具和微槽刀具加工后的工件表面完整性进行对比试验研究,结果表明:微槽结构改变了刀具的平衡力系,使其切削力和切削温度降低,进而使得在推荐切削参数下,使用微槽刀具切削的表面质量优于原刀具,粗糙度降低了22.96%,残余拉应力降低了30.7%,工件表面显微硬度随切削速度的增加而加剧,且微槽刀具切削后的工件硬化程度和深度均有所降低。     

切削条件对已加工表面残留应力的影响

用X射线应力测量仪测量了不同切削条件下铝合金工件表面的残留应力。结果表明,硬质合金刀具薄切削铝合金时,切削速度、进给量、切削深度对已加工表面残留应力的影响具有不同的规律。     

表面残余应力对玻璃压痕参数的影响

通过研究化学钢化前、钢化后钠钙玻璃的压痕形貌、几何尺寸和表面力学性能，分析和探讨了表面残余应力对玻璃压痕参数以及表面力学性能变化的影响机理。结果表明，普通玻璃的压痕与钢化玻璃的压痕有明显的差别，钢化玻璃的压痕周围呈圆形放射状光斑，压痕裂纹很小，其硬度值比相同载荷下钢化前玻璃硬度值增加了约15．8％，压痕断裂韧性有明显的提高，是钢化前玻璃断裂韧性的2．75倍，显示了钢化后表面残余压应力对玻璃的压痕参数和力学性能的影响。     

刀具材料的研究与进展

刀具材料近年来取得了极大的发展,如氮化碳超硬涂层高速钢及一些新发展的陶瓷刀具材料等。本文对刀具材料的新成就和新进展作了综合评述。     

干式切削20Cr表面粗糙度和残余应力研究

针对低渗碳钢20Cr材料制作齿轮轴等零件表面质量要求,如表面粗糙度低于1.6μm,零件表面耐疲劳性能良好。试验采用干式切削20Cr钢材方式,在背吃刀量固定的工序中,研究切削速度和进给量对20Cr材料表面粗糙度的影响,同时结合有限元技术,分析切削速度和进给量对20Cr表面残余应力的影响。干式切削试验采用单因素方法,进行多组干式切削20Cr工件,对比分析各组工件表面粗糙度,结果表明当进给量较小时,切削速度对工件表面粗糙度有显著影响,表现为表面粗糙度随切削速度增加而变大;当切削速度一定时,进给量增加导致表面粗糙度变大,并且进给量对表面粗糙度的影响大于切削速度;对于工件表面残余应力,增加切削速度和进给量均导致残余应力变大,因而较小的切削速度和进给量可以降低工件表面残余应力,改善应力分布状态。     

喷丸条件对残余应力场的影响规律

采用试验方法研究了喷丸条件对残余挤压应力场的影响规律.试验对不同弹丸尺寸、不同覆盖率所形成的残余应力场采用X射线方法进行测量,结果表明,喷丸条件对残余应力场的深度和水平的影响存在如下规律:弹丸尺寸对残余应力场的深度影响明显,在相同的喷丸气压和喷丸强度下,大弹丸形成的残余应力场较深;弹丸覆盖率对残余应力水平影响明显,相同喷丸气压下,增加喷丸覆盖率则能提高残余应力水平;试件厚度对应力分布无明显影响.     

车削残余应力方向性实验

为了了解车削残余应力分布方向性规律,对调质处理和淬火处理的45号钢进行精、粗车削加工,然后测量和观察不同试样的残余应力圆周分布特点,了解材料力学性能和切削条件对残余应力方向性的影响。研究结果显示:残余应力分布具有方向性,车削残余应力轴向最大,切向最小;残余应力方向性主要由机械效应决定,热效应影响不大;残余应力不同方向的大小和变动率受工件材料力学性能和加工条件影响;轴向残余应力对车削工件影响最大。     

高速切削加工中刀柄的应用

针对高速切削加工刀柄的性能要求,介绍了几种新型结构的手柄的特点及应用。     

刀具几何参数对残余应力的影响分析

利用有限元法分析了残余应力与刀具前角和切削刃钝圆半径的关系.结果表明:在前角一定变化范围内,随着前角的增加,工件表面产生的残余拉应力的值先增大后减小,残余拉应力层的厚度与刀具前角关系不明显;残余应力随着切削刃钝圆半径增大而减小,但残余应力层的厚度增大.