钛合金铣削刀具磨损对表面完整性影响研究

为了掌握钛合金TC4铣削过程中刀具磨损对表面完整性的影响规律,通过对不同刀具后刀面磨损量下铣削钛合金工件的表面完整性测试,得出了刀具磨损对表面完整性的影响规律,并对其影响机理进行了分析.结果表明,在刀具处于初期磨损和正常磨损阶段,刀具的挤光效应引起的压应力占主导地位,而在刀具剧烈磨损阶段,加工过程中的热塑性变形引起的拉应力占主导地位;随着刀具后刀面磨损量的增加,刀具正常磨损阶段粗糙度值缓慢增加,剧烈磨损阶段粗糙度值迅速增加;随着刀具后刀面磨损量的增加,已加工表面的显微硬度值和表面层的硬化深度都随之增大.     

GH4169高速车削参数对加工表面完整性影响研究

使用PVD-TiAlN涂层硬质合金刀片进行高温合金GH4169的高速车削正交试验,建立了表面完整性特征中表面粗糙度、表面残余应力、显微硬度的经验公式,分析了车削参数对表面完整性各特征量的影响规律,并观测了高速车削加工的表面形貌。结果表明:表面粗糙度随车削速度的增加而减小,随进给量和切削深度的增加而增大,进给量是影响表面粗糙度的最主要因素;随着进给量的增加,表面形貌变差;轴向残余应力表现为压应力,切向残余应力表现为拉应力,减小进给量,降低车削速度可减小车削加工的残余应力,轴向残余应力对进给量最敏感,切向残余应力对切削深度最敏感;显微硬度随车削速度的增大而增加,车削速度是影响显微硬度的主要因素。     

滚压强化对45钢螺纹根部表面完整性的影响研究

采用自制的基于普通车床CA6140的螺纹根部滚压强化装置对45钢螺纹试样进行滚压强化工艺处理。使用三维形貌测量仪、显微硬度计、X射线残余应力检测仪、超景深显微镜等检测设备,对滚压完成后的螺纹根部表面粗糙度、表层显微硬度、残余应力,表层显微组织等表面完整性参数进行检测。通过进行单因素试验,探究了螺纹根部滚压强化工艺参数对表面完整性的影响。45钢螺纹试样经过滚压强化工艺后,其螺纹根部的表面粗糙度S_a由1.71μm减小到0.874μm;螺纹根部形成了明显的晶粒细化层,深度达到了120μm;显微硬度由199.3 HV增加到379.5 HV,硬化程度N=90.4%;表层残余应力呈勺型分布,残余应力在距离表面105μm处达到峰值,为-542 MPa,残余压应力层深度可达700μm。研究结果表明：滚压强化技术可以显著提高螺纹根部的表面完整性,且滚压深度这一工艺参数对其的影响最为显著。     

42CrMo钢多工步车削加工表面完整性研究

对42CrMo合金结构钢进行了车削加工试验,探究了精加工切削速度及加工步数对表面完整性的影响规律.从表面粗糙度、显微硬度及残余应力三个方面对加工表面完整性进行了测试与表征,并对加工表面层横断面进行了扫描电镜SEM形貌分析.结果表明,在vc=150～300m/min范围内,随着切削速度的增加,加工表面粗糙度和表面硬化程度...     

钛合金(Ti-6Al-4V)铣削参数对表面完整性影响研究

钛合金被广泛应用到航空航天、生物和化工领域,关于其加工过程中表面完整性的研究受到了相应的关注。文中研究了钛合金侧铣过程中铣削参数对表面完整性的影响规律,为更好地选择铣削参数及进行表面完整性控制提供相关的试验参考依据。研究结果表明:已加工表面的粗糙度随着铣削速度、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的增加而增加;进给方向的残余应力σx和垂直进给方向的残余应力σy均为压应力,随着铣削速度、每齿进给量、铣削宽度和铣削深度的增加,σx和σy总体上具有增加的趋势;已加工表面的显微硬度相比于基体增长了13%~50%,在表面层深度h为20μm处,显微硬度值最小。     

超高强度钢高速铣削表面完整性实验研究

为了研究超高强度钢高速铣削过程中铣削参数对表面完整性的影响,本文基于正交实验法,采用涂层硬质合金刀片对16Co14Ni10Cr2Mo超高强度钢进行了高速铣削实验。分析了铣削速度、每齿进给量和铣削深度对三维表面粗糙度、表面残余应力和表面显微硬度的影响规律,并对铣削参数进行了优化。结果表明:三维表面粗糙度随铣削速度和每齿进给量增大而增大,随铣削深度的增大,呈现出先增大后降低的趋势;两个方向表面残余应力随铣削速度和铣削深度的增大而升高,垂直进给方向残余应力σ_y随每齿进给量的增大而升高,而沿进给方向残余应力σ_x呈现出先增大后降低的趋势;表面显微硬度随铣削速度υ_c的增大变化不大,随每齿进给量f_z和铣削深度a_p增大而降低;每齿进给量f_z对表面完整性影响最大;兼顾表面完整性和加工效率,最优铣削参数组合为:υ_c为150.7 m/min,f_z为0.02 mm/z,ap为1.0 mm。     

混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金表面强化研究

以石墨为工具电极,在精密电火花成型机床上进行混粉电火花加工,对Ti-6Al-4V钛合金表面进行强化处理。利用TR200手持式粗糙度仪对传统电火花加工和混粉电火花加工的表面进行粗糙度的测量,并利用SEM、XRD等研究混粉电火花加工参数对加工表面层的影响。在MMU-10G型摩擦磨损试验机上对基体表面、普通电火花加工工件及磁力搅拌混粉电火花加工工件表面进行摩擦磨损试验。磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面的粗糙度降低且随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,提高了工件表面质量。随着峰值电流和脉冲宽度的增大强化层越均匀、致密性越好且强化层越厚。工件表面还生成了TiC硬质合金相使工件表面耐磨性得到提高,工件表面性能显著改善。混粉电火花加工后工件表面得到强化。     

铣削参数对镍基高温合金FGH4113A加工表面完整性的影响

通过铣削试验分别研究了主轴转速(300,500,650,800,1 200 r·min^-1)、铣削进给量(0.030,0.045,0.060,0.075,0.090 mm·r^-1)和单道次铣削深度(0.20,0.35,0.50,0.65,0.80 mm)对FGH4113A镍基高温合金加工表面完整性的影响。结果表明：随着铣削进给量或单道次铣削深度的增大,加工表面的缺陷增多,表面粗糙度和硬度增大,表面残余应力逐渐由压应力转变成拉应力;随着主轴转速的增大,加工表面缺陷减少,表面粗糙度和硬度降低,残余压应力减小。在铣削速度超过800 r·min^-1、单道次铣削深度小于0.35 mm、进给量控制在0.045 mm·r^-1以下条件下,加工表面质量较好,表面粗糙度R_a在0.40μm左右,残余应力为压应力,且无明显硬化层。     

铝合金超声波喷丸成形制件表面完整性研究

采用试验方法对AA2024-T351进行数控超声波喷丸成形,研究了超声波喷丸成形制件的显微硬度、残余应力场、表面形貌、表面粗糙度及半高宽等随超声波喷丸过程参数变化的规律,定性地探讨了AA2024-T351超声波喷丸后表面完整性的改善状况。结果表明:超声波喷丸后,制件的显微硬度得到了明显提高（最大增幅为20%）,同时在材料表面产生了一定厚度的硬化层（深度约为300μm）;制件内部引入数值较高、分布呈现梯度形式的残余压应力场,残余压应力场的临界深度在500~650μm之间,在距表面200μm处产生了最大残余压应力;制件表面形成一道道犁沟,表面喷丸区域的粗糙度Ra有一定程度的增大;制件表面层的半高宽值变大,深度在125μm左右,半高宽的增大表明材料冷作硬化程度加大、晶体内部位错密度有一定程度的增大。显微硬度的提高、残余压应力场的引入及表面层组织的细化有助于喷丸成形制件疲劳寿命、抗磨损和抗腐蚀性能的提高。     

加工表面完整性对零件抗疲劳性能的影响机理研究进展

金属零件的加工表面完整性对其抗疲劳性能有显著影响,研究其影响机理对提高金属零件的疲劳寿命有重要作用。本文综述了表面完整性各主要参数(表面粗糙度、加工硬化、残余应力和表面显微组织)对零件抗疲劳性能影响机理的研究进展,分析了各参数在抗疲劳机理研究中亟待完善的内容,展望了金属抗疲劳机理研究方向。     

金刚石砂轮平面磨削TC4钛合金的表面完整性研究

以TC4钛合金为研究对象,在乳化液条件下采用金刚石砂轮对TC4钛合金进行平面磨削试验,对比分析在不同粒度和磨削用量下的磨削表面粗糙度、显微硬度、表面层微观组织及表面残余应力的变化规律.结果 表明:砂轮线速度和磨削深度对零件表面粗糙度和显微硬度的影响比较显著;磨削深度对表面残余应力的影响最大,工件速度次之;从工件表面层微...     

铣削对SLM增材TC4钛合金表面完整性和疲劳性能的影响

针对激光选区熔化(SLM)成形TC4钛合金表面质量差和疲劳性能低等问题,采用三点弯曲疲劳试验测试了铣削前后增材件的疲劳性能,研究了铣削工艺对增材件表面完整性和疲劳性能的影响规律。结果表明,增材件经过铣削加工后,表面粗糙度Ra由12.57μm降至0.32μm;表面硬度由353.0HV提高至434.3HV;疲劳寿命由48 272周次提高至155 463周次,疲劳源萌生位置由表面及次表面转移至内部,疲劳断裂模式由准解理断裂过渡到韧性断裂。增材件经铣削加工后,表面完整性得到极大的改善,可抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,疲劳性能得到显著提升。     

TC4钛合金螺旋铣孔工艺孔壁表面完整性研究

研究了螺旋铣孔工艺参数(主轴转速、每齿切向进给以及螺距)对TC4钛合金孔壁表面完整性的影响规律。通过开展TC4钛合金螺旋铣孔加工正交试验并利用粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力仪、金相显微镜等测量分析了螺旋铣孔工艺对表面粗糙度、显微硬度分布、表面层残余应力分布以及显微组织变化的影响。结果表明:孔壁最大表面粗糙度Ra 0.431μm,能很好满足航天工业对制孔粗糙度的要求;适当孔壁硬化(硬化程度为129%~141%)提高了耐磨性;表面层残余应力均为压应力,有利于提高孔的疲劳性能;由于散热良好和机械载荷小,孔壁表层并没有出现"白层"现象;因此,螺旋铣孔工艺能大大改善钛合金制孔表面完整性。     

TC4钛合金在低温CO2冷却下的切削性能

TC4钛合金在高速车削时易出现刀具磨损快和缠屑等问题,难以保证表面加工质量。利用自行组建的强压液态CO2供给系统,将低温CO2混合物高速射流作为冷却润滑介质,研究了低温CO2射流下高速切削TC4钛合金时的切削温度、切削力、刀具磨损、表面粗糙度以及切屑的断屑情况,并将其与干切削状况进行了对比分析。结果表明,低温CO2射流可有效降低切削温度,减小切削力,减轻切屑缠绕,抑制刀具磨损并提高已加工表面质量。     

激冷影响TC4钛合金FSW残余应力与变形的规律

以2 mm厚TC4钛合金板材作为研究对象,基于ABAQUS模拟软件对空冷和激冷条件下钛合金搅拌摩擦焊的温度场和失稳变形进行了研究,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：焊接过程中的温度场均为椭圆形分布,在垂直于焊缝方向残余应力均为双峰型分布。与空冷条件相比,激冷可减小焊接过程中温度峰值与高温分布范围;焊件表面拉应力的降低程度远大于焊件底部拉应力的降低程度。当激冷温度与距离分别是-30 ℃与20 mm时,激冷条件下焊件马鞍形相当于空冷条件下变形量的72.2%。     

基于复合喷雾冷却的TC4钛合金切削温度的研究

钛合金是一种典型的难加工材料,其热传导率低,切削过程温升大而易加剧刀具磨损。本文通过对TC4钛合金的车削试验,研究了在干切削和复合喷雾冷却条件下切削温度随切削速度、切削深度和进给量的变化情况。结果表明:切削温度随着切削速度、切削深度和进给量的增大而增大;采用复合喷雾冷却技术可在TC4钛合金车削过程中取得较好的冷却效果,切削温度明显低于干切削条件下的切削温度。     

静电冷却干式切削钛合金TC4的刀具磨损试验研究

钛合金TC4的切削加工性差,采用极压切削液会污染环境,不符合可持续发展要求,故提出了静电冷却的绿色切削技术,研制了空气电离装置及供气系统,分别在干切、乳化液和静电冷却条件下,对硬质合金刀具YG8切削钛合金TC4时的后刀面磨损进行了试验研究,给出了后刀面磨损曲线,建立了切削速度与刀具使用寿命的关系式。结果表明,静电冷却可减少刀具磨损,提高刀具寿命,是一种清洁的绿色冷却切削工艺。     

钛合金TC4高速铣削表面微观几何形貌仿真

通过几何微观形貌仿真,可以预测表面粗糙度,为优化铣削参数提供依据。建立了球头铣刀的数学模型,考虑了铣刀的倾斜方向、倾斜角度、进给方式、主轴的回转偏心、轴向窜动等因素对加工表面的影响,并开发了微观形貌的仿真算法。并通过对比试验数据,说明仿真的可行性。     

TC4钛合金高速铣削表面粗糙度研究

TC4钛合金被广泛地用于航空航天等众多领域,为了提高钛合金零件的表面加工质量和加工效率,对TC4钛合金高速铣削表面粗糙度进行研究具有十分重要的意义。切削参数是影响TC4钛合金加工表面粗糙度的重要因素,采用了正交试验分析主轴转速n、铣削深度ap、铣削宽度ae和每齿进给量fz等4个试验因素对表面粗糙度的影响规律,运用了极差分析法绘制出铣削参数对表面粗糙度的影响趋势曲线。利用了多元线性回归分析计算出表面粗糙度的数学模型,采用F值检验法对数学模型和模型参数进行了显著性验证:FF0.01(4,11),证明了模型和参数都是高度显著的。利用了表面粗糙度预测模型对另外8组切削参数进行粗糙度预测,并将预测结果与实际实验结果时行对比,最大误差为8.9%,验证了表面粗糙度预测模型的有效性,为TC4钛合金加工提供了理论依据。     

TC4钛合金电塑性车削表面质量试验研究

为提高TC4钛合金车削工件表面质量,提出基于电塑性效应的新型辅助加工方法。通过对比普通车削(CT)与电塑性车削(ET)两种不同加工方法下的切削力和表面粗糙度,验证了电塑性车削的优越性,获得了脉冲电流参数对工件表面粗糙度和切削力的影响规律。与普通车削相比,电塑性辅助车削加工的工件表面质量得到明显改善且切削力显著降低。为了获得较高的表面质量及较小的切削力,钛合金电塑性切削宜选用较高的放电电压及较低的放电频率。