钛合金Ti-6Al-4V的电火花线切割参数试验研究

为了研究钛合金电火花线切割加工中影响加工速度与加工材料表面粗糙度的电参数因素,以快走丝电火花线切割机床的电参数为控变因子研究各个电参数对钛合金加工后的表面质量和加工速度的影响规律。通过单因素试验,正交试验的极差分析,研究电火花线切割各电参数对其性能指标的影响,试验结果表明:材料去除率与表面粗糙度是一对相互矛盾指标,各电参数对于这两项指标都有不同程度的影响。该研究旨在为优化钛合金的加工工艺提供参考。     

磁场对微细电火花加工Ti-6Al-4V微孔的影响

微细电火花加工作为重要的非传统加工技术广泛应用于精密制造等领域,但加工效率低和加工质量差等问题严重制约了微细电火花加工技术的发展。为了改善微细电火花加工存在的问题,将磁场与微细电火花加工相结合,在不同的电极转速条件下研究外加磁场对Ti-6Al-4V微孔加工性能、加工精度和表面质量的影响。加工性能由材料去除率和电极磨损率表征,加工精度由过切和锥度表征,根据表面粗糙度和表面形貌来评估表面质量。试验结果表明:采用磁场微细电火花复合加工方法在Ti-6Al-4V上加工微孔时,材料去除率和电极磨损率增大,过切和锥度减小,表面粗糙度降低,加工精度和表面质量均得到改善。     

加工Ti-6Al-4V硬质合金立铣刀的几何参数优化仿真研究

Ti-6Al-4V属于难加工材料,具有热导率低、加工硬化现象严重和弹性模量低等特点,而硬质合金刀具对该材料具有较好的加工性能。刀具的几何参数对刀具上的应力、切削力、切削温度和加工表面质量有重要影响,故可以通过优化刀具几何参数来获得刀具的最优切削性能。建立三维铣削有限元模型,经过切削仿真试验分析硬质合金平头立铣刀的螺旋角、径向前角及径向后角对切削过程中的最大正应力、切削力及切削温度的影响,实现刀具几何参数的优化设计。     

磁力搅拌混粉电火花加工Ti-6Al-4V表面改性

为实现Ti-6Al-4V的表面改性,利用磁力搅拌混粉电火花技术在不同电参数下,用紫铜电极对Ti-6Al-4V钛合金材料在混粉工作介质中进行了负极性加工。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪等对材料强化层的成分、表面形貌及组织结构进行分析;用FM800型显微硬度计测试断面不同位置处的显微硬度值。分析了脉冲宽度和峰值电流等因素对表面强化层的形成的影响规律。结果表明,磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面质量得以提高,工件表面形成了两种硬质合金相Ti C和Ti N,使得材料表面的硬度提高到基体材料的两倍。在不同脉冲能量条件下对混粉电火花加工的表面形貌进行了比较,当脉冲能量大时,放电凹坑越大且凹坑周围出现熔融状物质,表面质量变差。当脉冲能量较小时放电凹坑较小表面质量较好。     

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。     

Ti-6Al-4V真空钎焊研究

针对目前用于Ti合金钎焊的Ti基钎料熔点偏高的现状，设计了Ti-Zr-Cu-Ni钎料，结果 表明，接头强度较高，因钎焊温度较低母材基本上保留了原始组织。同时还证明Ti-Zr-Cu钎料大幅度增加Cu的质量分数易造成钎缝中心区域生成连续分布的Ti2Cu+TiCu，严重影响接头强度。     

置氢对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响

为掌握置氢改善钛合金切削性能的机理,利用光学显微镜与X射线衍射仪分析了置氢Ti-6Al-4V合金的显微组织,采用热膨胀仪与热常数测试仪测定了该合金的热膨胀系数和导热系数,通过高温拉伸试验研究了该合金的力学性能。结果表明:置氢后,随着氢含量的增加,合金中的β相比例提高,并且生成了δ氢化物;与未置氢钛合金相比,在900℃时的热膨胀系数最大降幅为6%,而导热系数在500℃时的增幅最大,为40%;置氮后的钛合金,在800℃时抗拉强度与伸长率的降幅分别为19%和74%。     

电火花线切割机床工艺参数优化数据库系统

论述了电火花线切割机床加工过程中电源波形和电参数对工艺指标的影响，以及电极丝对工艺效果的影响，并分析了断丝原因。应用Visual FoxPro6.0建立了“电火花线切割机床工艺参数优化数据库系统”。     

摩擦速度对Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损的影响

采用腐蚀摩擦磨损试验机,进行了Ti合金/Al2O3摩擦副在林格溶液介质中的腐蚀磨损试验。试验在改变摩擦速度时对材料的耐腐蚀性能及钝化膜的再生能力进行了探讨。结果表明:摩擦破坏了Ti合金表面的钝化膜使电流密度上升。电流密度随摩擦速度的增大而增大。但是,钝化膜再生能力随摩擦速度的增大而减小。摩擦速度影响到磨损形态,速度小时主要以磨粒磨损形态为主,随着速度的增大磨损形态将过渡为腐蚀磨损和粘着磨损。     

Ti-6Al-4V合金激光辅助铣削的刀具磨损特性

对激光辅助铣削钛合金Ti-6Al-4V进行了实验研究,分析了切削力、切屑形貌和刀具的磨损特性。结果表明,与普通铣削相比,激光辅助铣削条件下,刀具切向的切削力明显减小,刀具径向的切削力略有增大;随着激光功率的增大,钛合金切屑呈现出从锯齿形向连续形过渡的特征,不再具有明显的绝热剪切带;与普通铣削时刀具崩刃的损伤不同,激光辅助铣削时刀具的磨损主要表现为后刀面磨损;激光辅助铣削可以减小后刀面的最大磨损量,但并不能改善后刀面平均磨损量。激光辅助铣削时,刀具寿命得到了延长,当后刀面的平均磨损量在0.15~0.20mm之间时,可以降低刀具的磨损速度,从而延长刀具的使用寿命,但激光辅助铣削并不能降低刀具的初期磨损速度。     

Ti-6Al-4V合金高速切削仿真Johnson-Cook本构参数优化

为了获得能准确描述工件材料在高速切削过程中高温、高应变率、大变形耦合作用下的塑性流动行为的Johnson-Cook(J-C)本构参数,使其适用于高速切削仿真.采用响应曲面近似法和多目标优化方法对Ti-6Al-4V合金的J-C本构参数进行优化,并将其应用于高速切削模拟仿真.结果表明,优化后的本构参数能够在很广的切削速度范...     

高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切屑形态试验研究

对高速铣削的切屑进行了微观组织研究,建立了切削要素、切屑形态、切削力、表面粗糙度等因素之间的关系。研究发现,切削速度越高,热量向外扩散的时间越少,聚集在剪切带内的热量越多,剪切带内发生动态再结晶的可能性也就越高,大量的热量促进了剪切带内的热塑性失稳,进而使绝热剪切带产生的频率大幅度提高,切屑的锯齿化程度也就随之加大;计算了不同切削条件下绝热剪切带中心的温度、热量扩散速度等,发现热量扩散速度远低于其变形速度,进而证明了高速切削钛合金Ti-6Al-4V时,绝热剪切带内发生了动态再结晶现象。考虑到再结晶软化效应对材料本构的影响情况,建立了改进J-C本构模型,该模型用两个表达式表述不同临界应变值区间范围的材料本构特征,理论计算证明了改进J-C本构比J-C本构更准确。     

GCr15轴承钢电火花线切割工艺参数优化

为了提升GCr15轴承钢电火花线切割加工的表面质量,研究了峰值电流、脉宽时间和脉间时间对GCr15轴承钢电火花线切割加工效果的影响。结果表明:材料的表面粗糙度和去除率随峰值电流和脉宽时间的增大而增大,脉间时间对表面粗糙度的影响不大,当脉间时间过小时,容易发生加工短路现象。对电火花线切割加工工艺参数进行了优化,峰值电流为2 A、脉宽时间为1μs、脉间时间为4μs时,加工效果最佳,表面粗糙度Ra值为0.76μm,加工效率为10.1 mm~2/min。     

基于神经网络建模和遗传算法的线切割工艺参数模糊优化

针对电火花线切割加工工艺难以获得更优异的工艺参数（如同时得到更快的切割速度和更好的表面粗糙度）等问题，先以神经网络建立模型，然后结合遗传算法和模糊理论求解此多目标优化问题，得到优化的工艺参数。结果显示。取得了较好的效果。     

Ti-6Al-4V粉末冶金材料切屑形成机理

根据粉末冶金材料残余微孔隙对锯齿状切屑形成的影响,对比了致密度99.4%和95.04%Ti-6Al-4V粉末冶金材料切屑的剪切方向角Φseg、突起角ρseg和剪切带处的平均剪应变γseg,提出粉末冶金材料的残余微孔隙不仅能够改善切屑剪切带的塑性不稳定程度,而且能够作为破坏剪切的裂纹源,对切屑的形成产生影响。     

激光参数对Ti-6Al-4V粉末SLM成形质量的影响

为了在金属3D打印产品中获得合适的加工参数,提高金属成形件的产品性能,利用有限元方法对Ti-6Al-4V粉末激光选区熔化（SLM）成形进行模拟。以APDL编程语言建模,逐步施加热源获得成形件的温度场,通过熔池演变研究了Ti-6Al-4V粉末SLM成形过程中材料接合情况;以温度场为载荷研究了SLM成形的应力场和位移场。结果表明：激光扫描速度保持恒定,激光功率增大,熔池的长度、宽度、深度均增大;激光功率保持恒定,扫描速度增大,熔池的长度变大,宽度和深度变小。最后获得了一组能够较好地满足成形需求,成形件不易产生翘曲和开裂的激光参数。     

干式电火花线切割的参数优化

研究了气中电火花线切割的加工特征，提出了独特的判别指标。在此基础上应用神经网络理论中的遗传-BP算法来预报加工的质量和优化参数，并用实验的数据验证了该系统。     

Ti-6Al-4V车削温度的有限元仿真研究

分别采用有限元分析软件AdvantEdge FEM和DEFORM-3D,选取相同的模拟参数,对钛合金Ti-6Al-4V的车削加工过程进行了三维有限元仿真,根据仿真结果,分析总结出切削热的整体分布情况和刀具、切屑及工件切削温度的分布规律,给出了不同车削速度下刀具前后刀面温度分布图,模拟分析了同一切削速度不同分析步和不同切削速度下的刀具、切屑及工件的温度场分布情况,并把两个软件的仿真结果进行对比分析,得出了分析结果,为深入研究切削机理提供了有益的参考数据.     

高速铣削钛合金Ti-6Al-4V切削力仿真研究

切削力对工件的机械加工性和刀具磨损有重要的影响。基于有限元仿真技术,针对钛合金Ti-6Al-4V高速铣削力进行数值仿真,重点研究切削参数对铣削力的影响规律。结果表明:随着每齿进给量和径向切深的增加,切削力有不同程度的增加;随着轴向切深的增加,切削力呈正比增加趋势,但主轴转速对铣削力影响并不明显。分析结果为钛合金Ti-6Al-4V高速铣削加工工艺参数优化奠定了基础。     

Ti-6Al-4V钛合金薄板应力松弛行为研究

针对Ti-6Al-4V钛合金薄板,分别在温度650℃、700℃和750℃,和预应变2%、4%和16%的条件下进行多组应力松弛交叉试验。研究Ti-6Al-4V钛合金高温下的应力松弛行为及温度和预应变对应力松弛极限的影响。并基于试验数据,对比分析阶次不同的延迟函数的拟合精度,最终采用精度更高的四次延迟函数进行Ti-6Al-4V钛合金的应力松弛曲线拟合。通过对比发现四次延迟函数预测的结果和试验数据十分吻合,并且拟合最低精度高达99.724%,证明使用四次延迟函数拟合应力松弛曲线的有效性。在试验数据的基础上,进一步推导出高温短时蠕变应变速率与应力的关系。最后基于Arrhenius本构模型,通过对各参数的线性回归,建立适合Ti-6Al-4V钛合金薄板的高温短时蠕变型本构方程,为后续热校形工艺制定和数值模拟奠定基础。