铣削用量对铝合金已加工表面残余应力的影响

基于单因素试验法,在有限元分析软件DEFORM-3D中模拟了硬质合金刀具铣削7075-T6高强度铝合金的加工过程,获得了不同的铣削用量对已加工表面残余应力的影响规律。结果表明,随着主轴转速、每齿进给量和切削深度的增加,工件表面的残余应力有不同程度地增大;而切削宽度的变化对表面残余应力影响不太显著。研究结果为分析7075铝合金零件后续的加工变形和表面质量奠定了扎实的基础。     

航空结构件残余应力释放引起加工变形的数值模拟

航空铝合金结构件毛坯在成形过程中产生很大的残余应力,使其在后续机械加工过程中极易发生翘曲变形,采用有限元数值模拟技术,建立了航空铝合金板材残余应力释放引起加工变形的力学模型,分析了在7075T7351铝合金板材材料去除过程中残余应力释放引起的加工变形规律,并针对7075T7351隔框零件进行铣削加工变形实验研究,并与有限元模拟结果进行比较,验证了数值模拟结果具有较高的精确度。     

切削加工表面残余应力研究综述

随着高性能制造技术的发展,对零部件的加工质量提出了更高的要求,已加工表面残余应力作为表面加工质量的重要指标,对机器零部件的使用性能有极大的影响。本文介绍已加工表面残余应力对零件使用性能的影响,论述了切削力和切削温度的研究现状及影响因素;综述了已加工表面残余应力的发展现状并阐述残余应力产生机理及其对表面机械性能的影响;总结了影响加工表面残余应力的因素,从而控制已加工表面残余应力,提高机械加工表面质量。     

7075铝合金板淬火残余应力模拟及实验研究

铝合金板在淬火过程中产生较大的残余应力,导致构件出现变形、翘曲。采用准耦合法对7075铝合金板在淬火过程中的温度场和应力场进行数值模拟,利用盲孔法对淬火后的残余应力分布进行实验测量。结果表明,7075铝合金板淬火后残余应力呈现出外压内拉的分布状态,淬火过程中形成的较大温度梯度造成的不均匀塑性变形是应力产生的主要因素,铝板表层和心部冷却速度的变化导致了应力分布状态的转变。实验结果验证了准耦合模拟方法的可行性,研究结论为残余应力控制提供重要依据。     

初始残余应力对铝合金7475板件变形的解析法研究

针对航空铝合金7475典型件在加工中易引起弯曲变形,导致加工精度超差,成品率低下等问题,利用解析法和工程力学理论研究其初始残余应力在单面剥层和正反面剥层两种情况下每剥一层后残余应力的重新分布规律和对应的工件变形情况,利用实验进行验证此解析方法计算结果是正确的.通过解析值可知,单面剥层时,在剥层超过板厚一半多时工件向相反方向翘曲变形,而正反面剥层时始终沿一个方向弯曲,而且工件变形值比单面剥层时的变形值小.这种解析方法可以通过残余应力的变化规律及工件变形情况来有效地控制工件变形,同时适用于其他材料相关分析,是一个通用性强的方法.     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

不同电火花加工条件下Cr12MoV钢的表面残余应力

利用X-350型X射线残余应力分析仪和DJP-2型电解抛光仪逐层去除的方法,在不同的加工条件下,分别实测了模具制造过程中常使用的冷作模具钢(Cr12MoV)电火花加工表面的残余应力,结果表明,表面残余应力的产生和控制主要取决于加工电规准、工件材料、热处理、工具电极材料和加工液等,加工后的表面残余应力可采用高温回火热处理来消除.但回火温度不要超过电火花加工前的最高回火温度,否则,材料表面硬度降低.     

基于流变应力特性的铝合金淬火残余应力数值模拟及试验研究

依据相关试验数据引入铝合金的流变应力特性曲线,对7075铝合金板材淬火过程进行温度场和应力场的直接热力耦合数值模拟,研究7075铝合金板材最终淬火残余应力的分布规律,并采用盲孔法对7075铝合金板材最终淬火残余应力进行测量,试验测量结果表明考虑铝合金流变应力特性的直接耦合法数值模拟出的铝合金淬火残余应力分布具有很好的准确度,同时借鉴相关文献的试验测量数据对直接耦合和准耦合两种数值模拟方法仿真出的铝合金板材内部最终淬火残余应力分布结果进行比较和评价,评比结果显示考虑铝合金流变应力特性的直接耦合数值模拟结果具有更好的准确度,能够准确模拟出铝合金板材内部最终淬火残余应力在厚度方向上(表面至中层)的非单调分布规律.     

铝合金平板钨极氩弧焊数值模拟与残余应力预测

利用ABAQUS有限元软件对铝合金平板钨极氩弧焊(TIG)焊接过程进行了数值模拟.首先应用移动的椭圆高斯分布表面热源作为输入热源,对TIG焊过程中的焊件温度场及应力场进行了模拟计算.高度不均匀的焊接温度场,导致构件中产生较大的残余应力与变形.最后,对冷却后的平板残余应力进行了预测,并将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,两者吻合很好.     

高速铣削加工铝合金表面残余应力研究

基于Doelle—Hauk方法测量了铣削加工铝合金工件表面的残余应力状态,结果表明,应力主平面与试样表面基本平行,说明铣削加工铝合金表面的残余应力近似处于二维平面应力状态。在分析了织构对残余应力测试影响的基础上,采用X射线衍射法中的回摆法测量了铣削加工工件表面不同切削几何位置、不同转速下残余应力的分布规律。为了对残余应力的分布作出解释,采用Kisterler测试仪测试了不同主轴转速下切削力的变化规律;建立了双刃斜角切削有限元模型,得到了单个切屑形成时已加工工件表面的切削温度场。最后,从热力耦合的角度对残余应力的形成机理进行了研究。     

注塑制品残余应力数值模拟的研究

通过预测和优化注塑成形中的残余应力，可以提高注塑制品最终形状的尺寸稳定性和力学性能。采用线性粘弹性模型，计算了无定形热塑性材料在成形过程中由温度和压力引起的残余应力。该模型可以较好地反映成形过程中的应力松弛现象和保压压力对残余应力的影响。通过采用在时间上进行差分和在厚度方向进行分层处理的方法，结合注塑成形中的特定边界条件，建立了残余应力的数值计算方法，并采用该方法模拟计算了典型注塑件的残余应力。结果表明：在脱模时刻，制品的表层有着较大的拉应力，袁层以下存在着一个应力低谷，在制品中间区域存在着抛物线形的应力分布。     

基于数值计算的切割焊接连续加工残余应力演变过程

热切割与焊接在船舶制造中以先后顺序连续作用于构件,形成复杂的工艺耦合残余应力场,给掌握船体结构残余应力分布带来困难.为此,以典型的平板结构切割成形后对接焊工艺过程为对象,基于热弹塑性有限元法,建立该过程的数值计算模型,分析切、焊耦合残余应力的分布规律与演变过程.结果表明,在切焊连续加工中,沿焊缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度大于单独进行切割或焊接工艺时的情况;距焊缝较远位置的应力不仅受其温度升降影响,还要平衡热源周围的压应力,因此率先呈现出渐增的拉应力;初始切割残余应力对最终耦合残余应力的影响取决于温度变化梯度的大小.     

钛合金铣削加工表面残余应力研究

金属切削加工引起的残余应力对零部件变形、疲劳性能有重要影响,通过选择合适的加工参数对其进行控制是可能的。目的在于研究钛合金铣削加工中铣削参数对已加工表面残余应力的影响,利用X射线衍射技术测量进给方向和铣削方向的残余应力。为保证X射线应力测量精度,采用摇摆法和峰拟合定峰方法。试验结果表明,钛合金顺铣加工表面残余应力表现为压应力,主要是由于刀具后刀面与已加工表面的挤光效应起主导作用所致。沿铣削方向和进给方向,切削参数对工件表面残余应力影响具有差异性。通过控制切削参数有可能生成定制化的应力。     

铝合金铣削残余应力的研究进展

随着航空航天和汽车工业的发展,铝合金因其优良的性能得到了广泛应用,但铝合金铣削时出现的加工变形问题日益突出。铣削过程中产生的残余应力是导致加工变形的主要原因,相较于传统试验方法,有限元模拟仿真研究残余应力具有省时省力、节约成本的优点,更能获知应力场、应变场、温度场等重要信息,因此采用有限元技术对切削加工进行数值仿真将是未来研究铝合金结构件变形问题的大趋势。本文阐述了近年来国内外有限元模拟铣削过程的研究进展,总结了不同条件下对铣削铝合金残余应力的分析及研究成果。     

铝合金板淬火应力与框形零件变形的数值分析

在ABAQUS软件中模拟了2A12铝合金的淬火过程,进行了实际板材淬火和钻孔法应力测量试验,仿真所得板材表面应力值与实际测量结果误差约为10.1％～16.5％,且都具有对称分布的特点,说明通过淬火仿真获得的板材内应力分布与实际淬火相吻合.基于仿真的应力分布进行加工仿真,研究了单框零件相对板厚位置对加工变形的影响,提出了由板材加工框形零件的加工变形控制策略.     

薄壁铝合金结构焊接应力变形数值模拟

实际结构焊接过程的三维数值模拟因为计算量大而往往难以进行。为了采用三维热弹塑性有限元方法对薄 壁铝合金结构的焊接过程进行数值模拟,提出了粘贴单元和混和单元两种网格划分技术相结合的单元划分方案进 行有限元建模,通过薄板对接模型试验验证了此方案的可行性,并研究了不同建模方案对计算效率的影响。将这 种单元划分方案应用到实际薄壁筒体结构焊接过程的数值模拟中,对焊接过程产生的残余应力和变形进行了成功 地预测。结果表明:对于薄壁构件,采用粘贴单元和混合单元相结合的单元划分方案可以在保证一定精度的前提 下,可大大减少有限元网格划分工作量,同时可降低计算规模,提高计算效率。     

车铣加工表面残余应力的研究

金属切削用量对工件的表面残余应力有着重要的影响.通过单因素正交车铣残余应力实验,研究了车铣加工65#钢时,分别改变切削速度vc和轴向进给量fa两个切削用量对已加工件表面残余应力的影响规律,并进行了理论分析.同时对比了车铣加工与一般车削加工的残余应力状态.研究结果表明随着切削速度vc的提高,工件表面残余拉应力随之增大,但当切削速度vc超过188.4 m/min时,工件表面残余拉应力急剧减小出现压应力;增大轴向进给量fa,工件表面残余压应力减小.     

GH4169镍基合金已加工表面残余应力的仿真分析

针对薄壁GH4169镍基高温合金切削加工后表面残余应力大导致表面质量差的问题,研究了切削参数和刀具几何角度对已加工表面残余应力大小及其沿深度方向变化分布的影响规律,通过最小二乘法对所得结果进行了数值分析,侧重筛选对残余应力影响较大的因素,进而采用正交实验法和极差分析法分析刀具前角、后角对已加工表面残余应力的影响规律.结...