不同致密度Ti-6Al-4V粉末冶金工件的表面形貌及粗糙度

研究具有不同致密度的Ti-6Al-4V粉末冶金工件表面形貌,分析切削参数和致密度对其表面粗糙度的影响。Ti-6Al-4V粉末冶金工件表面出现因材料内部残余微孔隙而引起的微孔隙缺陷,且微孔隙缺陷随着粉末冶金材料致密度的减小而增大。随着工件相对致密度的降低,工件表面粗糙度先增大后降低。利用3水平4因素正交试验研究切削参数与材料致密度对工件表面粗糙度的影响,工件致密度对表面粗糙度的影响程度最小,在实际生产加工中可以忽略。获得已加工工件表面粗糙度的最优组合:切削速度为30 m/min、进给量为0.05 mm/r、切削深为1.5 mm和致密度为98.80%。     

PBX炸药模拟材料正交切削的切削力响应规律

为了分析炸药材料切削加工过程中切削力响应规律及加工特性,采用低速正交切削试验的方法,结合显微摄像、三向测力仪和三维表面轮廓仪表征测试,分析高聚物粘结炸药(PBX)炸药模拟材料瞬时切削力特性,研究PBX炸药模拟材料的切削过程中切削力响应规律及其关键影响因素。结果表明,不同的切削深度PBX炸药模拟材料的动态切削力变化规律不同,切深为0.1 mm时的切削力峰值变化主要由颗粒切屑成型引起,切屑呈蜷曲喷射状,切削力曲线呈微细锯齿状动态特征变化,切深为0.3 mm和0.5 mm时的切削力峰值主要由材料脆性断裂裂纹扩展引起,切削力呈周期性的大锯齿特性变化,fz在过切凹坑处降至零。fx标准偏差在0.4 mm切深处产生显著变化,反映了炸药模拟材料切削状态由连续去除到脆性去除的转变。低速正交切削下,切削宽度对切削力影响大于切削速度对切削力的影响,切削速度对切削力的影响较小。     

芳纶纤维增强复合材料低温铣削研究

为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。 为了降低芳纶纤维增强复合材料铣削加工起毛、高温烧蚀缺陷,提高其切削性能和加工质量,采用液氮作为切削液进行数控铣床深冷切削。利用超大景深数码显微镜测量试样表面形貌,3D表面轮廓仪测量试样表面粗糙度,测力仪测量切削点切削力。建立了材料铣削过程模型;分析了纤维材料干铣削缺陷产生的原因;探讨了液氮深冷铣削机制。结果表明：相比于干切削,深冷切削时切速越高,表面质量越好,相同切速时深冷切削表面质量更佳;两种切削条件下,随着切速升高,主切削力均呈下降趋势,且深冷时下降得更加明显,当相同切速时深冷铣削主切削力较之干切削有所提高;纤维编织粘接成型点承受铣刀刃压力不足,以及纤维高温受力后出现自动避让和伸长的特性,导致铣削表面质量无法准确控制;深冷铣削力的提高,切削区温度的下降都对芳纶纤维加工缺陷的改善起到了积极作用。     

刀具形状及工艺参数对模具钢NAK80高速切削过程的影响

通过建立等效二维高速切削有限元模型,对影响模具钢NAK80切削过程的因素进行研究。通过Johnson-Cook材料本构方程描述材料特性,切屑的分离采用基于断裂力学的几何—物理分离准则,用修正的库伦摩擦定律表征前刀面与工件的接触状态。对不同刀具前角、切削速度、切削深度下的高速切削过程进行仿真,分析不同参数下切屑形态、切削力与切削温度的变化情况。结果表明,合理的选择刀具前角、切削速度与切削深度,可以优化切屑形态,降低切削力与切削温度,对切削过程的优化具有一定的指导意义。     

高聚物粘结炸药模拟材料的超声振动切削试验研究

高聚物粘结炸药广泛运用于武器战斗部领域,由于其低拉伸强度使得传统切削方式加工炸药件时易出现脆性断裂等问题。超声振动切削目前已广泛运用于不包括炸药在内的玻璃、陶瓷及各类合金等难切削材料的加工中。研究中以高聚物粘结炸药模拟材料为试验对象,开展超声振动切削和传统切削的对比试验研究,结果表明超声振动切削可有效降低切削力,各向切削力的下降程度依次为主切削力>切深抗力>进给抗力,具体下降幅度范围为61.75%~67.98%、55.57%~65.56%和31.63%~42.29%;已加工表面的光学显微观测显示超声振动切削获得的表面无明显的切削纹理,同时较传统切削表面灰暗,表明该切削方式在一定程度上有利于缓解切削过程中刀具尖端与炸药材料之间的挤压行为,进而有望获得表面残余应力更小的加工表面,降低挤压生成热和出现切削意外时的风险。由于主切削力和切深抗力的大幅度下降,超声振动切削还可以增强细长杆、薄壁类炸药件的产品制造能力。     

烧结工艺对Ni/Al/W含能反应材料性能的影响

采用粉末冶金工艺制备Ni/Al/W含能反应材料,对比研究550℃烧结温度下烧结时间对Ni/Al/W含能反应材料密度、抗压强度以及显微组织的影响,并通过烧结样品DSC曲线计算得到不同烧结时间Ni/Al/W材料的反应放热量,分析烧结样品的反应放热特征。研究表明,烧结温度为550℃、烧结时间为1~3 h时,Ni/Al/W材料的密度先降低后升高,抗压强度先升高后降低,反应放热量不断减小;烧结时间为2 h时,Ni/Al/W含能反应材料具有相对较高的密度、强度和反应放热量,密度达到9.8 g/cm3,准静态压缩强度为1 150 MPa,反应放热量为121.2 J/g。     

多晶锗塑性切削机制和力学特性的仿真研究

为探究多晶锗纳米尺度的塑性切削机制和力学特性,采用分子动力学方法(MD)模拟金刚石刀具纳米切削多晶锗过程,对材料的晶体结构,位错分布及演变,应力传导和切削力波动规律进行详细分析;并研究不同切削参数对加工过程的影响。结果表明:晶体结构的非晶转变和晶界与晶体滑移,位错等缺陷相互作用,导致切削力周期性波动;切削过程中非晶体区沿晶界扩展,但晶界阻碍非晶体区跨晶界扩展;位错仅存在晶界附近,而位错类型和数量随晶界处的原子运动和破坏程度发生改变,材料塑性去除主要由晶粒内部的非晶转变和晶界的位错运动所致;晶界的等效应力比晶粒大,分布和传导方向与非晶体原子的一致;切削速度增加使切削区温度上升、应力和切削力减小;切削深度增加易使缺陷原子数量上升,位错线长度降低。通过Diamond结构多晶的研究结果证实多晶锗切削仿真的正确性。     

叠层复合材料超声振动辅助螺旋铣削制孔工艺的试验研究

针对某40CrNiMoA/玻璃纤维增强塑料（GFRP）航空叠层复合材料构件连接孔的制孔质量差和加工效率低的问题,提出了超声振动辅助螺旋铣削制孔新工艺。分析了超声振动辅助螺旋铣削制孔方法的刀具运动轨迹,给出了超声振动有效加工的振幅范围,在相同的切削速度与加工效率下,分析比较了3种不同 工艺方法的切削力、切削温度及制孔质量。试验结果表明：相对普通螺旋铣削与钻削,超声振动辅助螺旋铣削加工40CrNiMoA材料时切削力分别降低25%和40%,最高切削温度降低15.7%和22%;加工GFRP材料时,最高切削温度降幅分别为16.5%和50%,且孔出口撕裂、毛刺等缺陷明显减少,达到制造要求。     

淬硬超高强度钢45CrNiMoVA硬车削加工性研究

为避免淬硬钢磨削工艺易引入残余拉应力以及大量使用切削液对环境造成严重污染的问题，采用硬车削代替磨削的加工方法。针对淬硬-回火45CrNiMoVA钢进行以车代磨工艺的研究，分析硬车削过程中的切削力、加工表面形貌、残余主应力及显微硬度。结果表明，切削力随切削深度和进给量的增大而增大，切削速度的改变对切削力的影响不大；硬车削后工件表面形貌一致性良好，表面粗糙度Ra值可达0.64μm；残余主应力随进给量和切削深度的增大而减小，随切削速度的增大先减小后增大；最大残余主应力的方向角随切削速度与切削深度的增大在37°～45°范围内保持稳定，随进给量的增大在22°～45°范围内先增大后保持稳定；表面显微硬度随切削速度的增大而减小，硬车削后表面显微硬度提高了13%，硬化层深度约200μm。     

7055-T6I4铝合金动态冲击性能及显微组织演变分析

旨在填补7055铝合金宽温度和宽应变率范围动态冲击的显微组织演变机制的不足,基于较宽温度和应变率范围的霍普金森压杆动态冲击试验,对7055铝合金动态力学性能及动态冲击后试样的SEM和TEM显微组织进行研究,分析温度和动态冲击应变率对7055铝合金组织与性能的影响。结果表明:低温环境下,随着应变率不断增大,7055铝合金的金相组织演变过程均存在绝热剪切带,其内部存在汇聚型微裂纹;随着温度升高,7055铝合金的动态冲击变形组织并未呈明显绝热剪切带,多以扭曲形变带形式存在;温度低于220℃,7055铝合金的TEM显微组织主要以不稳定的η′析出相为主,其数量和密度与温度有明显负相关。     

7055铝合金高速铣削表面粗糙度预测模型研究

为研究表面粗糙度对成品构件性能的影响,结合高速铣削实验及金相观察,通过切削参数单因素实验,探明了铣削速度、切削深度和进给量对7055-T6态铝合金板切削力和表面粗糙度的影响规律;结合经验公式,利用Matlab7.0软件编程,建立了7055铝合金表面粗糙度预测模型。结果表明:随着铣削速度增大,切削力和表面粗糙度先增大后减小;随着切削深度和进给量的增大,切削力和表面粗糙度都随之增大;模型预测值与实验结果相差较小,表明该模型能较好地预测7055铝合金高速切削后的表面粗糙度。     

超高速面铣淬硬钢涂层刀具切削性能研究

为探索超高速切削条件下涂层硬质合金刀具的切削性能,进行了超高速面铣淬硬钢实验,研究了切屑成形、切削力、刀具磨损以及表面粗糙度的特点。研究结果表明:在切削速度为2 800 m/min时,部分切屑出现了锯齿分离的现象;而在切削速度为2 000 m/min时,开始出现球状切屑;这两种切屑形态分别表征了超高速切削条件下高强度的热、机械冲击以及极高的切削温度;切削力及工件表面粗糙度均随切削速度的升高呈先下降后上升的趋势,并在切削速度为1 500m/min时达到最小值;超高速切削条件下,极高的切削温度导致刀具材料力学性能下降,刀具后刀面的主要失效机理为磨粒磨损、黏结磨损和氧化磨损。由于高强度的热、机械冲击,刀具前刀面的主要失效机理为涂层剥落。     

双级时效对7050铝合金组织和力学性能的影响

以轧制态7050铝合金板材为研究对象,设计不同二级时效温度的双级时效实验,探究其对7050铝合金组织力学性能的影响。结果表明:随时效温度的不断提升,显微硬度值都呈先增大后减小的趋势,在240℃时,达到最大值;二级时效状态下,晶内的组织形态分布较均匀,呈盘状分布,当时效温度过高时,其析出的弥散相部分消失,并呈G.P富集区数量增多及η相逐渐向η″相转变的现象,其显微硬度及力学性能降低;随时效时间的延长,晶内原有的盘状相粗化,晶界由连续晶界变为不连续晶界,合金逐渐软化,其呈过时效状态,显微硬度及力学性能由高变低。     

切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响

为探索切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响规律,用AdvantEdge软件对其进行超声振动切削仿真研究,与普通切削工艺进行对比,得到切削温度、切削力和残余应力随切削参数改变而变化规律.结果表明:随切削参数增大,两种加工方式下切削温度均上升.超声振动切削相较于普通切削,在降低切削力方面有显著优势,同时,超声振动切削的残余应力曲线出现明显"勺形"变化,残余应力值和层深较大.最后,通过超声振动辅助车床对有限元结果进行试验验证,可得仿真值与试验值吻合良好.     

TiAlN涂层刀具铣削ADC12铝合金切削力研究

用Kistler测力仪,对ADC12铝硅合金进行TiAlN涂层刀具高速铣削试验,通过改变切削参数得到不同参数下的切削力变化规律。结果表明：高速铣削过程中,切削深度对切削力的影响最大,进给量次之;切削力随切削速度先增后减,存在一个临界速度;随铣削距离增加,刀具磨损状态改变使切削力急剧增加。     

时效温度对车板用轧制6A01-T4铝合金力学拉伸性能和组织的影响

以6A01-T4铝合金为测试材料,经3道次轧制和不同时效温度处理,采用拉伸测试、TEM等方法分析其力学性能及组织。结果表明:3道次轧制时,轧向形成拉长的晶粒,生成许多波浪形的变形带,时效温度增加,晶粒发生细化,时效时间增加,试样位错密度降低;3道次轧制后位错密度急剧增加并缠结在一起,形成胞状结构;105℃时效处理后试样析出相粗化,析出相间距增加、数密度降低;各时效温度下拉伸测试后均出现1个明显强度峰,时效温度增加,强度峰后移,拉伸初期试样强度略微下降,之后增大至峰值再逐渐降低,最后趋于稳定。     

二硅酸锂玻璃陶瓷切削力试验研究

用硬质合金刀具对二硅酸锂玻璃陶瓷进行车削试验来研究切削力。结果表明:随着切削速度增加,主切削力发生类周期性波动,但总体呈减小趋势,切深抗力先减小后增加,进给抗力周期性波动;随着进给量增加,3个方向的切削力都先减小后增大;随着切削深度增加,3个方向的切削力都增大。分析已加工表面微观形貌,测量表面粗糙度,据此给出车削二硅酸锂玻璃陶瓷较为合理的工艺参数取值范围。     

加热温度对7A09-T6铝合金型材性能的影响

为研究不同加热温度对7A09-T6态铝合金型材性能的影响，在25～350℃温度范围内，对7A09-T6态铝合金型材进行热拉伸试验，采用Gleeble1500D热模拟试验机和扫描电镜SEM等手段研究不同加热温度条件下的7A09-T6态铝合金力学性能变化规律，以及经历不同加热温度后冷却至室温对材料的力学性能和微观组织的影响。结果表明：随着加热温度升高，屈服和抗拉强度降低，而断裂延伸率则不断增加，当加热温度升高到250℃时，断裂延伸率增加至22.5%，约为室温条件下断裂延伸率的2.05倍。当加热温度不高于200℃时，冷却至室温后材料的力学性能与没有加热的7A09-T6力学性能值相当，当加热温度高于200℃后，冷却至室温后材料的屈服强度和抗拉强度随着加热温度的升高而降低，延伸率随加热温度升高而稍有增大；温度达到350℃时，出现亚晶，说明存在回复再结晶。这也说明了200℃以下，保温时间和加热速率对热态下的力学性能影响不大的原因。     

Ti-6Al-4V锻件与粉末冶金材料切削力研究

钛合金是典型的难加工材料,粉末冶金技术的应用能够明显减少钛合金材料的切削加工工序。对比Ti-6Al-4V锻件的切削力,研究Ti-6Al-4V粉末冶金材料切削力的波动特点及数学模型。Ti-6Al-4V粉末冶金材料的切削力不仅出现周期性的波动,而且存在剧烈的微波动。采用正交试验建立Ti-6Al-4V锻件和粉末冶金材料的切削力数学模型,经过检验,其模型能够准确地预测切削力的变化趋势。由两种材料的切削力数学模型得到:在切削Ti-6Al-4V锻件时,切削速度对3个方向切削力的影响最大;在切削Ti-6Al-4V粉末冶金材料时,进给量对进给抗力和主切削力的影响最大,而切深抗力受到切削速度的影响最大。     

瞬态液相烧结原位Ni-Al/Al复合材料研究

采用瞬态液相烧结法制备原位Ni-Al/Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)、M-2000型磨损试验机和XHV-1000显微硬度计,研究烧结温度和保温时间对复合材料显微组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明:随着烧结温度和保温时间的增加,复合材料的增强相颗粒尺寸增大,小颗粒合并为大颗粒;随着烧结温度的升高,复合材料的硬度先增大后减小;随着保温时间的延长,硬度逐渐降低;随着加热温度的升高,磨损率先降低后升高,磨损机制主要是剥层磨损。