基于回归法的钛合金(Ti-6Al-4V)插铣铣削力建模分析

针对钛合金(Ti-6Al-4V)的切削特点,研究了具有高速、高效特点的Ti-6Al-4V的插铣过程,分析了切削力的特点,构建了切削力分析试验平台,对铣削力的变化规律进行了研究,采用Taguchi正交试验法,运用多元线性回归法进行数值拟合,建立Ti-6Al-4V插铣过程铣削力模型．经试验验证,该模型是有效的,铣削力误差在10%以内,为研究钛合金插铣过程提供了依据．     

Dry sliding wear behavior of Ti-6Al-4V alloy in air

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脉冲电流对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

采用组织观察、性能检测、断口分析等方法研究了脉冲电流对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,脉冲电流使试样瞬间急速升温、产生较高的热压应力,并发生α→β相变,随后试样快速降温冷却发生β→α′相变。由于急速升温和快速冷却,新相的形核率增加且无充足时间长大,使合金的显微组织细化,而相变和组织细化导致了合金力学性能提高和电阻率变化。适当优化电脉冲处理工艺参数可使Ti-6Al-4V合金的综合力学性能明显提高。通过测量电阻变化可间接表征电脉冲处理后材料微观组织结构的变化程度。     

OoW冷却方式对涂层立铣刀具高速加工钛合金Ti-6Al-4V切削特性的影响

冷却方式在切削难加工材料的过程中扮演了一个非常重要的角色,例如加工钛合金.本文对一种称谓“OoW”的冷却方式在AlCrN/AlTiSiN涂层立铣刀加工钛合金Ti-6Al-4V过程中对刀具的切削特性的影响进行了研究.在不同水含量（1.5,3.0,4.5 L/h）润滑油含量（20,30,50 mL/h）和润滑剂类型（1000-20、2000-30合成酯、2000-10脂肪醇）的条件下,对刀具的磨损、切削力、切削温度、工件的表面粗糙度以及切屑形态进行了研究.实验结果表明,低水量（1.5L/h）能显著地提高刀具的切削特性.然而,润滑剂含量以及类型对刀具的切削特性影响不明显.同时,OoW冷却方式与干切、湿切、低温微量润滑3种润滑方式进行了对比.结果显示低含水量（1.5L/h） OoW冷却方式比其他3种冷却方式对刀具磨损最小、磨损率最低,同时工件的表面粗糙度也最小.这归因于OoW冷却方式融合了水的优良冷却特性和油的高润滑性.此外,冷却方式和冷却参数对切屑的形态有影响.     

航空钛合金高速切削有限元建模

为了正确模拟钛合金Ti6Al4V高速切削过程中锯齿状切屑形成的过程,深入研究有限元建模过程中有限元模型的建立、材料本构关系、切屑分离准则、材料失效准则、切削热动态耗散与热传导等关键技术.结合实例,分别采用热力耦合分析和绝热分析对钛合金Ti6Al4V的加工过程进行正交切削有限元模拟.通过对2种模型获得的应力分布、温度分布、切削力曲线进行分析,以及将2种模型获得的锯齿状切屑与实际切屑形状进行对比,证明了绝热剪切是导致高速切削钛合金生成锯齿状切屑的原因.     

Dry Friction Characteristics of Ti-6Al-4V Alloy under High Sliding Velocity

Tribological behaviours of Ti-6Al-4V alloy pins sliding against GCr15 steel discs over a range of contact pressures （0.33-1.33 MPa） and sliding velocities （30-70 m/s） were investigated using a pin-on-disc tribometer under unlubricated conditions. The wear mechanisms and the wear transition were analyzed based on examinations of worn surfaces using SEM, EDS and XRD. When the velocity increases, the friction coefficient and the wear rate of the Ti-6Al-4V alloy show typical transition features, namely, the critical values of sliding velocities for 0.33 and 0.67 MPa are 60 and 40 m/s, respectively. The experimental results reveal that the tribological behaviours of Ti-6Al-4V alloys are controlled by the thermal-mechanical effects, which connects with the friction heat and hard particles of the pairs. A tribolayer containing mainly Ti oxides and V oxides is formed on the worn surface of Ti-6Al-4V alloy.     

AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究

使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金.研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度.2种刀具在切削过程中均出现切削...     

聚晶金刚石刀具高速铣削钛合金切削温度分析

为了研究聚晶金刚石高速铣削钛合金时的切削温度的影响因素,揭示切削温度的变化规律,进行了切削温度试验．采用2^k因子试验设计,找出对切削温度有重要影响的主影响因素及交互影响因素;利用均匀设计试验,分析主影响因素及交互影响因素对切削温度的影响规律;建立切削用量与切削温度之间的非线性数学模型．试验结果表明：聚晶金刚石刀具高速...     

Dynamic Corrosion Trail of Ti-6Al-4V Alloy in Acid Artificial Saliva Containing Fluoride Ion

The dynamic corrosion behaviors of Ti-6Al-4V alloy in acid artificial saliva containing fluoride ion were traced using electrochemical techniques,optical microscope,scanning electron microscopy,energy dispersive spectrometer and roughness tester.The experimental results indicate that a negative shift of corrosion potential as well as a continuous decrease in impedance for the alloy exists with increasing immersion time,and the degradation rate of the alloy presents the trend of first increase then decrease following the dissolution of passivation film and the formation of corrosion products.The accumulated fluoride ion on the alloy surface accelerates the fracture of passivation film,and the occurrence and development of corrosion of alloy are mainly located at the sites where the formation and shedding of white particles are composed of fluoride compounds,resulting in the decrease of corrosion resisting property of the alloy.A possible model is proposed to elaborate the dynamic corrosion behavior of the alloy.     

高速铣削P20淬硬钢的试验研究

使用TiAIN涂层整体圆柱立铣刀,对P20淬硬钢(41HRC,32HRC)进行了高速铣削试验,考察了各种切削速度下的切屑变形,微观硬度、切削温度和切削力.切削参数包括:切削速度151～942 m/min,每齿进给量0.1 mm/齿,轴向切削深度1.0 mm.切削宽度1.0 mm.结果表明:两种硬度的P20钢都产生了锯齿形切屑,切削温度随切削速度的增加而增大,工件硬度、切削速度对切屑变形和切削力有重要的影响.     

高速铣削Ti6Al4V刀具磨损的试验研究

针对钛合金Ti6Al4V加工过程中产生的切削热导致刀具的快速磨损这一工艺难题,进行了不同冷却条件下的铣削加工实验。借助扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,研究了刀具的磨损形态及磨损机理。研究表明,粘结磨损是加工钛合金过程中刀具的主要磨损形式,切削液的使用并不一定提高刀具寿命,而机床的稳定性能对刀具磨损有较大影响。     

Ti6Al4V切削锯齿形切屑绝热剪切带变形的表征

为了研究锯齿形切屑绝热剪切带带内的变形,通过分析锯齿形切屑的形成机理,以绝热剪切带带内剪切应变和剪切应变率来表征绝热剪切带的变形程度,建立绝热剪切带变形的解析模型并进行切削Ti6Al4V实验,收集切削实验获得的切屑.运用建立的绝热剪切带变形解析模型,分析不同切削速度下Ti6Al4V锯齿形切屑绝热剪切带的变形情况,结果表明:在实验条件切削速度范围内(30~200 m/min),随着切削速度的提高,切屑绝热剪切带的变形程度增加,绝热剪切带宽度及间距减小.     

微切削加工Al7050-T7451过程切屑形貌及尺度效应研究

采用硬质合金刀具,通过一系列的单因素直角切削试验对铝合金7050-T7451微切削加工中的切屑形貌、切削力以及尺度效应等进行了研究。为了便于使用Kistler9257B型测力仪进行加工过程切削力的测量,对工件进行处理,使用数控铣削中心实现直角车削。试验方案在不同切削速度下变换切削深度,考虑刀具刃口半径的存在对微切削加工过程的影响。试验中收集不同切削参数下的切屑,得到切屑的宏观形貌;对切屑进行抛光腐蚀,在高倍光学显微镜下获取切屑的微观形貌,研究了切削参数对切屑厚度和卷曲程度等的影响规律。试验过程中实时测得不同切削条件下的切削力,讨论了微切削加工过程切向力和径向抗力受刀具刃口半径影响下的变化规律,并从单位切削力的角度出发研究了刀具刃口半径对微切削加工过程中尺度效应的影响规律。     

Microstructure and Wear Behavior of Ti-6Al-4V Treated by Plasma Zr-alloying and Plasma Nitriding

A duplex treatment of plasma Zr-alloying and plasma nitriding was used to improve the tribological properties of Ti-6Al-4V. The microstructure of the Zr-N composite(alloyed) layer formed on Ti-6Al-4V and its hardness, friction and wear properties were investigated by using OM, SEM, GDOES, EDS, microhardness tester as well as ball-on-disk tribometer. The results of microstructural analysis show that the alloyed layer is compact and uniform and is mainly composed of ZrN, TiN_(0.3) and AlN. A very tiny adhesive and slight oxidation wear is the primary wear mechanism for the modified Ti-6Al-4V. The tribological property is improved significantly after the duplex treatment. The good combination of antifriction and wear resistance for modified Ti-6Al-4V is mainly attributed to the higher surface hardness of metal nitrides formed on the surface and enhanced supporting of the Zr-diffusing layer.     

超硬磨料砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的表面完整性研究

针对钛合金干式磨削特点,制备了金刚石和立方氮化硼(cubic boron nitride, CBN)超硬磨料砂轮,进行了与碳化硅陶瓷砂轮干式磨削Ti6Al4V合金的对比试验研究。用扫描电子显微镜、三维体视显微镜、粗糙度仪和显微硬度计对磨削工况和试样表面进行了测定。分析了磨削用量对表面粗糙度的影响,比较了3种砂轮磨削工件的表面粗糙度、表面形貌、微观组织及显微硬度。研究表明:工件表面粗糙度随着磨削深度增大而增大,随着砂轮速度的增大而减小。与绿色碳化硅陶瓷结合剂砂轮相比,CBN和金刚石超硬磨料砂轮磨削工件的表面粗糙度和变质层深度较小,表面无明显烧伤,在一定用量条件下更适合Ti6Al4V合金干式磨削加工。     

切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律

为解决当前传统钛合金的切割加工过程只考虑单一性能,导致加工功能较差的问题,以Ti6Al4V合金为研究对象,研究切削进给速度、刀具前角角度等对切屑尺寸及形貌的影响.设定不同的切削速度、进给速度和刀具前角度,对锯齿金相的齿距、自由表面、带倾角以及带宽进行测量,根据测量结果分析切削工艺参数对Ti6Al4V合金切屑形貌的影响规律.结果表明:随着进给速度的增加,锯齿间距和自由表面尺寸增加显著,剪切带倾角随着切削厚度的增大而减小;当刀具前角为0°时,剪切带倾角从63. 21°降至50. 80°,刀具前角为8°时,剪切带倾角从68. 93°降至最低时为49. 8°,刀具前角的变化对剪切带倾角的影响不大.     

微束等离子喷涂氧化锆涂层的生物活性研究

采用微束等离子喷涂(MPS)技术,在Ti-6Al-4V基体上制备了氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)涂层,并通过观察涂层在模拟体液(SBF)中浸泡后表面磷灰石的生长情况以评估其生物活性.利用光学显微镜、SEM和XRD对浸泡前后涂层形貌、相组成进行了研究.结果表明:使用MPS方法可以制备ZrO_2涂层;XRD分析显示涂层中ZrO_2主要以四方相存在;SEM观察发现涂层表面较粗糙且存在孔隙;涂层截面的片层结构比较紧密;在SBF中浸泡4周后,涂层表面局部有磷灰石薄膜形成,说明涂层具有一定的生物活性.     

刀具几何角度对高速铣削性能影响的仿真分析

切削力和切削温度是影响刀具耐用度及被加工表面质量的重要因素,其中刀具几何角度在金属切削加工过程中对切屑的形成、切削力的大小以及散热条件等影响很大。因此,合理地选择刀具几何角度对提高刀具使用寿命和生产效率、降低生产成本具有重要意义。以铝合金7075-T651高速铣削为研究对象,借助金属切削工艺软件AdvantEdge对铣削加工进行模拟仿真,得到加工过程中切削力和温度随时间的变化关系,并结合单因素法,分析了不同刀具角度的选择对切削力和切削温度的影响。该结果为高速铣削刀具几何角度的选择提供参考。     

静电冷却技术对钛合金摩擦磨损性能的影响

为了更好地将静电冷却技术应用到钛合金的车削中,在自行设计的高速摩擦磨损试验装置上,进行了YG8/Ti6A14V摩擦副的摩擦磨损试验.结果表明:静电冷却技术可以有效地降低YG8/Ti6A14V摩擦副间的摩擦系数,在抑制摩擦副磨损的同时还可以改善Ti6A14V磨损表面质量.扫描电镜分析表明,硬质合金高速摩擦时的磨损机理以粘...     

镍基粉末高温合金的铣削加工

为了研究镍基粉末高温合金的切削加工性,用整体硬质合金TiC涂层和未涂层立铣刀对镍基粉末高温合金FGH95进行铣削试验.通过研究铣削力、铣削温度与铣削用量之间的关系,分析硬质合金刀具的磨损、破损机理,观察其切屑形态,得出了镍基粉末高温合金FGH95的铣削力和铣削温度经验公式.试验表明：硬质合金涂层刀具加工镍基粉末高温合金FGH95的性能要明显优于未涂层刀具,未涂层刀具的崩刃现象严重,涂层刀具最佳铣削速度为40m/min,铣削速度对铣削温度的影响最大,并且随着铣削速度的提高形成了锯齿状切屑.