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。     

Ti6Al4V钛合金微弧氧化工艺研究

采用直流稳压电源,选用3种不同PH值的碱性微弧氧化电解液,在Ti6Al4V钛合金表面制备微弧氧化膜层;应用扫描电子显微镜分析微弧氧化膜层形貌特征。结果表明,钛合金微弧氧化膜层表面凹凸不平,带有微米级和亚微米级的孔洞,孔洞周围呈现火山丘状形貌特征;微弧氧化电解液PH值越大,火花放电时间越长;在给定电压条件下,电解液PH值越大,微弧氧化膜层厚度越大。     

切削速度及刀具前角对加工振动影响的探讨

本文对金属切削中不同切削速度情况下刀具前角对切削振动的影响做了大量的实验,并进行了相应的理论分析。其结果表明:随着刀具前角的增加,切削加工振动的振幅逐渐减小:当刀具前角γ_0<0°时,其单向最大振幅发生在v=50～70m/min,当γ_0≥0°时,其单向最大振幅发生在v=160～180m/min。同时还对高速精加工时如何避开振幅最大区域,确保加工质量问题提出了防范措施。     

涂层刀具铣削Ti6A14V刀具寿命及切削参数优化

对涂层硬质合金刀具高速干铣削Ti6A14V进行了正交试验,获得了刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析了刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是涂层刀具的主要磨损机理.最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对刀具铣削Ti6A14V 的切削参数进行了优化.效率不变的情况下,低速大切深可提高刀具寿命.     

微铣削Ti6Al4V刀具磨损机理研究

采用直径1mm带涂层硬质合金微铣刀在Ti6Al4V材料表面展开微铣削刀具磨损试验,研究三个主要切削参数即主轴转速、每齿进给量、切削深度对切削力及刀具磨损量的影响;试验利用扫描电子显微镜与能谱仪观察刀具磨损形貌,分析其化学元素的变化,研究微铣削刀具的磨损机理。结果表明:每齿进给量与切削深度的增大造成切削力、刀具磨损量均变大,为了减小微铣刀磨损,延长使用寿命,可提升主轴转速,选用较小的每齿进给量及切削深度进行加工。微铣削Ti6Al4V刀具磨损主要发生在刀尖部位,并且多种磨损形式同时出现,粘结磨损是造成刀具磨损的主要原因,低速条件下微铣削刀具的损伤机理以磨粒磨损和粘结磨损为主,切削速度增大后发生粘结磨损的同时微铣刀刀尖处有一定程度的氧化磨损。     

金刚石刀具前角对超精密切削过程影响的有限元分析

基于大变形有限元理论和更新的拉格朗日方程式,建立热机械耦合的平面应变正交切削模型,并利用通用的商业有限元软件,对6061铝合金的超精密切削过程进行有限元仿真．分析金刚石刀具前角对切削力、切屑变形、切屑根部最大应变、作用于前刀面最大压应力和切削温度分布的影响．结果表明：随前角由负向正变化,切屑厚度变小而长度变长、切屑的曲率半径随着变小,切削力和切屑一刀具接触面上最大压应力则随之下降,刀尖附近的切削温度逐步上升,但切屑根部的最大应变则保持不变．以此优选金刚石刀具前角．     

加工参数对激光沉积制造钛合金Ti6Al4V表面完整性的影响

针对目前加工激光沉积制造钛合金Ti6Al4V存在的加工质量较差、加工效率较低等问题,以切削力、表面形貌、表面粗糙度、亚表面损伤作为评价指标,采用了正交试验的方法通过设置不同的铣削参数对立铣后的表面层进行分析.结果表明：切削深度对切削力和表面粗糙度的影响较大;在每齿进给量为0.03 mm、切削速度为70 mm/min、切削深度为0.9 mm、切削宽度为0.5 mm时,切削力较小,表面粗糙度较低且亚表面损伤较小;沉积钛合金会出现未熔化粉末颗粒缺陷.工艺参数会对沉积钛合金的加工产生重要影响,且加工参数仍需要进一步优化.     

镀膜参数对刀具切削性影响的研究

采用镀膜合金刀具加工AISI304不锈钢,应用灰关联-田口实验法设计混合直交表,研究镀膜工艺对刀具切削性的影响,得到镀膜最佳工艺参数：铬靶材功率100 W,钨靶材功率150 W,氩氮比例10％,制程时间9 min,实验显示工件表面粗糙度为0.75 μm,刀具磨损量28.3 μm.     

Ti6Al4V合金表面纳米管阵列的制备

以氢氟酸和铬酸为电解液,采用阳极氧化法在Ti6Al4V合金表面制备高密度的纳米管阵列.利用场发射扫描电镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对多孔氧化膜的形貌和结构进行分析,利用极化曲线和电化学阻抗谱研究了电解液中CrO3的作用机理.结果表明:电解液种类决定能否形成多孔氧化膜,而电解液的浓度影响多孔氧化膜的形貌和孔径大小;纳米管阵列氧化膜主要由大部分非晶态组织的TiO2,Al2O3和少部分晶态的Al2TiO5,Al3Ti5O2,Al2O3组成,氧化膜内的Al,Ti原子比高于基体中的Al,Ti原子比;CrO3浓度的高低会影响氧化膜的结构.     

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.     

高效切削钛合金时刀具磨损试验分析

针对航空发动机典型零件钛合金膜盘在加工过程中刀具磨损严重、加工效率低的问题,采用未涂层硬质合金刀具进行钛合金外圆车削加工试验研究,利用CCD观测系统和SEM的能谱分析（EDX）研究刀具刃口微观结构变化,分析刀具的磨损形态及不同切削条件和锯齿屑对刀具磨损的影响. 结果表明：钛合金外圆车削加工时,刀具磨损主要为粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损,切削速度对刀具磨损影响较大,进给量次之,背吃刀量最小. 随着切削速度和进给量的增加,磨损加剧,锯齿屑的高频形成导致切削力的高频变化,这种高频率的冲击载荷在前刀面上产生应力和温度冲击,使刀具形成微裂纹,加速刀具磨损;使用冷却液可以减轻刀具后刀面粘结磨损和扩散磨损,从而可有效地控制刀具磨损.     

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。     

Effects of electrolytic concentration on properties of micro-arc film on Ti6A14V alloy

To study the effect of electrolytic concentration, bioactive ceramic films containing Ca and P on the surface of the Ti6Al4V alloy were prepared by micro-arc oxidation (MAO) in aqueous solutions of different concentrations. Composition, mi-cro-morphology, wettability of the films and their corrosion behavior in a Hank's SBF were studied. Our experimental results show that the film is mainly composed of anatase, ruffle and amorphous phases. With an increase in electrolytic concentration, the ratio of ruffle in films enlarge and small amounts of calcium phosphate (Ca3(PO4)2) and hydroxyapatite (HA) appear. The number of mi-cropores in films increases but their dimensions decrease and their porosities increase slightly. As the surface roughness of MAO film increases with concentration, the wettablility of the oxide film improves continually, while micro-hardness increases at first and then decreases. MAO treatment clearly improves the corrosion resistance of substrates in a Hank's SBF.     

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。     

Corrosion resistance of Molybdenum Nitride modified Ti6Al4V alloy in HCl solution

The Mo-N surface modified layer on Ti6Al4V alloy was obtained by the plasma surface alloying technique. The structure and composition of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy were investigated by X-ray diffraction （XRD） and glow discharge optical emission spectroscopy （GDOES）. The Mo-N modified layer contains Mo-N coating on subsurface and diffusion layers between the subsurface and substrate. The X- ray diffraction analysis of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy reveals that the outmost surface of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy is composed of phase Mo2N （fcc） and Mo2N （tetr）. The electrochemical corrosion performance of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy in 0.5 mol/L HCl solution was investigated and compared with that of Ti6Al4V alloy. The chemical corrosion performance of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy in boiling 37% HCl solution was investigated and compared with that of Ti6Al4V alloy. Results indicate that self-corroding electric potentials and corrosion-rate of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy are higher than that of Ti6Al4V alloy in 0.5 mol/L HCl solution. The corrosion-rate of the Mo-N modified Ti6Al4V alloy is lower than that of Ti6Al4V alloy in boiling 37% HCl solution.