不同铝基体SiC_p/Al复合材料切削力与刀具的磨损研究

对不同增强相体分比、颗粒尺寸和基体材料的Si CP/Al复合材料进行切削试验,分析了铝基体材料和颗粒尺寸对高、低增强相体分比Si C_p/Al复合材料切削力的影响。针对Si C_p/Al复合材料切削力的复杂性,提出用分形维数的方法定量描述切削力波动的复杂程度。对不同铝基体Si C_p/Al复合材料进行刀具磨损试验,研究铝基体对刀具磨损的影响。结果表明:随着增强相体分比和颗粒尺寸的增加,铝基体对切削力的影响减弱;随着增强相体分比增加,颗粒尺寸对于切削力影响有增大趋势;分形维数可以定量描述切削力波动性质,且Si C_p/6063Al切削力波动频率高于Si C_p/2024Al;相对于Si C_p/2024Al,切削Si C_p/6063Al时刀具前刀面粘结磨损加剧而颗粒磨损减少,刀具后刀面磨损程度相对较高。     

铝蜂窝芯加工缺陷对蜂窝平压性能的影响

由于蜂窝芯结构的特殊性,在切削加工时容易产生各种加工缺陷,为研究铝蜂窝芯材料加工缺陷对于其力学性能的影响,对铝蜂窝芯在平面压缩载荷作用下的力学响应进行了研究。通过铝蜂窝芯铣削实验,得到了撕裂毛刺、压溃翻折、开裂脱胶等典型加工缺陷,同时建立了含有加工缺陷的蜂窝芯有限元模型,通过压缩实验验证了模型的可行性,分析了不同加工缺陷对其承载能力的影响。结果表明:铝蜂窝芯的压缩过程分为4个阶段:弹性阶段、损伤阶段、持续破坏阶段和致密阶段。撕裂毛刺的存在对于铝蜂窝强度有较大影响,蜂窝壁压溃翻折的影响较小,脱胶缺陷在达到一定剧烈程度以后会使其承载能力下降。     

高速切削温度场模拟仿真研究现状

切削热与切削温度是高速切削技术研究的重要内容.采用数值模拟仿真对高速切削条件下的温度场进行研究可得到切削参数对切削温度的影响规律,从而为研究刀具磨损机理、优化切削参数提供有益的参考数据.     

切削SiCp/Al复合材料三相摩擦系数建模与模拟

为解决SiCp/Al复合材料切削力准确预测的问题,本文采用理论建模、有限元模拟和实验研究相结合的方法,研究了SiCp/Al复合材料切削过程中刀-屑接触摩擦状态。考虑基体材料与刀具接触摩擦、Si C颗粒的两体滑动摩擦和Si C颗粒的三体滚动摩擦对SiCp/Al复合材料刀-屑接触状态的影响,提出了SiCp/Al复合材料刀-屑接触三相摩擦系数模型。建立了SiCp/Al复合材料多颗粒随机分布模型,并基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行了SiCp/Al复合材料切削有限元模拟以及实验研究。结果表明:采用基于刀-屑接触三相摩擦系数模型进行SiCp/Al复合材料切削过程模拟,能够较准确地预测SiCp/Al复合材料的去除过程、切屑形成、刀具与颗粒之间的相互作用以及切削力。     

高速硬切削表面白层马氏体相变

基于白层相变机理建立了硬切削过程产生的切削热影响下淬硬GCr15钢白层马氏体临界相变温度MS的模型,并结合马氏体分数模型计算白层的理论马氏体分数。将模型计算得到的马氏体分数与实验测得的马氏体分数相对比,结果表明:理论计算的马氏体分数高于实验测量值。白层内马氏体形成时受切削热与塑性变形的耦合影响,结合透射电镜实验结果,揭示了切削速度与后刀面磨损量对白层内马氏体分数的影响规律。     

基于双树复小波变换的SiCP/Al复合材料加工表面质量评价

SiC_P/Al复合材料切削加工表面存在大量的凸起、凹坑和沟槽等缺陷,获取表面粗糙度信息时易将缺陷信息计入到粗糙度中,从而影响加工表面质量的合理评价。为提取加工表面粗糙度信息,合理评价SiC_P/Al复合材料加工表面质量,提出一种基于双树复小波变换（DT-CWT）的滤波方法。采用最小二乘法、高斯滤波法和DT-CWT变换的滤波方法对已加工表面进行粗糙度提取,从稳定性及受缺陷影响程度两个方面对三种方法的粗糙度信息提取效果进行对比。结果表明：基于DT-CWT的滤波方法具有较高的稳定性,并能够更有效区分表面粗糙度及缺陷信息,更适于SiC_P/Al复合材料加工表面粗糙度信息提取。应用基于DT-CWT的滤波方法,对不同Al基体的SiC_P/Al复合材料切削加工表面质量评价的结果表明：SiC_P/2024Al复合材料表面质量明显优于SiC_P/6063Al复合材料。     

W18Cr4V高速钢循环深冷处理后的力学性能和显微组织

采用力学性能试验、扫描和透射电镜观察等方法对W18Cr4V高速钢一次及循环深冷处理后的力学性能和显微组织进行了研究.结果表明:与一次长时间深冷处理相比,多次短时间循环深冷处理后高速钢力学性能明显提高,在马氏体位错线上析出更为细小弥散的碳化物,循环深冷处理有利于碳化物数量增加、尺寸减小和分布均匀;循环深冷处理效果更好.     

高速切削淬硬钢切屑变质层微结构及形成机理

为了揭示高速切削过程中切屑形成以及刀具-切屑界面摩擦机理,对剪切区内剪切带及白层进行了微观观察和分析.利用光学显微镜,SEM,电子探针,TEM和X射线衍射等方法对高速切削淬硬钢锯齿状切屑剪切变形区内变质层的微细组织进行了观察,对变质层的微结构本质及其形成机理进行了分析.研究表明:在锯齿状切屑锯齿之间的第一变形区存在绝热剪切带,由切屑基体到剪切带中心依次出现马氏体板条、沿剪切方向拉长并被位错分割的板条和等轴晶粒等不同的微结构特征;在切屑底部的第二变形区存在白层,其微结构显示了非晶组织特征.剪切带形成过程中没有相变发生,其形成是基于一种旋转式动态再结晶机制,白层的形成过程中发生了非晶转变和马氏体相变,形成机理属于相变机制.     

SiCp/Al复合材料切削过程的颗粒损伤研究

SiCp/Al复合材料动态去除过程中极易发生颗粒损伤,为避免或利用复合材料切削加工过程中的颗粒损伤现象,优化SiCp/Al复合材料切削加工,深入研究了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤现象及其对切削加工的影响。首先,通过位错塞积理论和切屑根部微观观察,揭示了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤机理,发现位错塞积引起的应力集中是导致界面脱粘的主因,颗粒断裂主要是由集中应力、刀刃挤压颗粒、局部颗粒聚集挤压以及颗粒连成网状结构引起;然后,基于考虑颗粒影响的动态本构模型、Eshelby等效夹杂理论、Weibull统计分布和刀刃-颗粒接触分析,建立了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤度模型,并借助图像处理技术验证了模型的有效性;最后,根据颗粒损伤度预测结果,分析了颗粒损伤度对SiCp/Al复合材料切削加工的影响。结果显示,颗粒损伤度增大,会使切屑锯齿化程度增强,并严重降低已加工表面质量;颗粒损伤会显著影响颗粒强化效应,导致切削力随颗粒含量增大先升后降、随颗粒尺寸增大而降低。