切削置氢TC4钛合金切削力及切削温度的有限元分析

利用有限元技术,研究了氢含量对TC4钛合金切削力及切削温度的影响规律,并对高速切削时的切削力、切削温度的规律进行了预测.利用电子万能材料试验机及霍普金森压杆装置获取了不同应变速率及温度时置氢钛合金的流变行为,通过数据的拟合得到了Johnson-Cook(J-C)本构方程,据此建立了切削数值模型.切削力及切削温度的模拟结...     

置氢钛合金高速正交切削切削力的仿真

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验得到置氢钛合金的流动应力与应变关系,通过数据拟合获得置氢钛合金的Johnson-Cook(J-C)热粘塑性本构模型,应用该模型及有限元分析软件模拟了置氢钛合金切削过程,并进行了相关的验证性切削实验。不同置氢含量钛合金切削力对比显示,置氢工艺改善了钛合金的切削难加工性;高速切削置氢钛合金模拟结果表明,在120m/min切削条件下,置氢能够较大的减小切削力。     

置氢钛合金车削时刀具扩散磨损研究

采用热氢处理技术在800℃下,对Ti-6Al-4V合金进行了置氢处理。通过车削试验,比较了切削置氢钛合金时硬质合金刀具的耐用度,采用SEM及EDS等分析仪器对刀具的扩散磨损机理进行了深入探讨。研究表明:90m/min的切削速度下,切削置氢量为0.3%试件对应刀具耐用度相对于切削未置氢试件时提高了2.2倍。切削未置氢和置氢量为0.3%的钛合金TC4时,刀具均有扩散磨损发生,并且切削未置氢钛合金时对应刀具前刀面的扩散层深度相对较深。磨损区切削温度的差异,以及钛合金TC4适量置氢后,其组织、力学性能、物理性能变化而引起的钛合金与刀具材料之间化学亲和力的改变是刀具耐用度和扩散磨损程度存在差异的主要原因。     

TC4钛合金切削刀具磨损对切削过程影响的研究

通过建立的钛合金切削加工仿真数值模型,研究了刀具磨损对钛合金切削过程中切削力、切削温度及切屑形态的影响规律,并对这些影响的产生机理进行了讨论。结果表明:随着磨损程度的增大,切削力及切削温度会迅速增加;月牙洼磨损会引起切削力的剧烈震荡且振幅随磨损的增大而增大,后刀面磨损将增大切削力;锯齿形切屑的变形程度在加大,但是锯齿产生的频率在降低。     

基于SPH方法的钛合金切削仿真分析

运用Solid Works、hypermesh和ls-prepost软件建立了切削仿真模型,基于光滑流体动力学方法对Ti6Al4V钛合金切削进行了仿真,对切屑形成过程以及切削力进行了分析。仿真分析结果表明:SPH方法解决了切削仿真过程中的网格畸变造成的无法求解问题,同时,切削仿真锯齿形切屑形貌与试验相一致,验证了SPH方法切削仿真的有效性。从而为进一步研究钛合金切削机理以及优化切削参数提供了理论支持。     

钛合金气相充氢中氢分压的测量方法

本文叙述了钛合金气相充氢中氢分压的二种测量方法——流量法和称量法,并作了比较.指出二种测量方法的结果相差不大.另外分析和讨论了二种测量方法可能存在的误差和需要注意的问题.指出在大流量时应用称量法测量气分压.另外用称量法还可测量任何气体的密度.     

预应力切削钛合金的有限元分析

为揭示预应力切削对钛合金Ti6Al4V加工表面残余应力的调整机理,探讨切削时锯齿形切屑的形成过程,基于预应力切削原理建立了钛合金的预应力切削有限元模型,模拟了0、280 MPa和560 MPa这3种预应力下的锯齿形切屑形成过程以及已加工表面的残余应力分布。结果表明:采用预应力切削方法可以调整钛合金已加工表面的残余应力状态;预应力对锯齿形切屑的形成过程和切屑特征无明显影响;在材料弹性极限内施加越大的预应力,表面层残余压应力效果越显著,次表层最大残余压应力值越高,残余压应力层分布也越深。     

液氮低温切削钛合金实验研究

针对钛合金难加工特点,将液氮作为冷却介质直接喷向切削区进行钛合金TC4低温车削加工,测量其切削力、表面粗糙度和刀具磨损,并与干切削在相同实验条件下对比,分析低温切削对钛合金的影响。实验结果表明:低温切削钛合金,主切削力有所增大,但进给方向力减小,刀具磨损状况与表面质量得到改善,断屑相对容易。     

钛合金等温变形数学模型实验研究

文章对等温压缩实验得到的钛合金温变形应力一应变关系数据,采取回归法拟合实验得到的数据,得出ZTC4钛合金的数学模型．为分析制订成形工艺方案提供理论基础。     

高速切削钛合金Ti6Al4V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6Al4V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6Al4V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6Al4V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性。
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绿色铣削Ti6Al4V的切削变形试验研究

钛合金Ti6Al4V的切削加工性很差,为实现其高效绿色切削,提出了用过热水蒸汽和电离空气作冷却润滑剂的绿色切削技术,分别在干切、乳化液、水蒸汽和电离空气条件下采用硬质合金铣刀YG6对Ti6Al4V进行了铣削试验,通过快速落刀装置获取了铣屑根,对绿色铣削Ti6Al4V时的切削变形进行了分析。试验结果表明:铣削变形随铣削速度vc和每齿进给量fz的增大而减小;水蒸汽和电离空气可减小铣削变形。     

高速切削Ti6Al4V钛合金时切削温度的试验研究

应用硬质合金刀具对Ti6Al4V钛合金材料进行了高速车削和高速铣削试验,研究分析了干切削、空气射流及氮气射流条件下的切削温度变化情况。研究结果表明,氮气射流及空气射流条件下的切削温度明显低于干切削条件下的切削温度,而氮气射流条件下的钛合金高速切削温度则略低于空气射流条件下的切削温度。     

Ti6Al4V钛合金枪钻加工的切削力试验研究

钛合金在深孔加工过程中存在刀具磨损严重和加工表面质量差等问题。本文采用整体硬质合金单刃枪钻作为深孔加工刀具,通过对刀具结构的分析和对Ti6Al4V钛合金深孔钻削的切削力试验研究,得到工艺参数对切削力的影响规律,结合制孔的表面粗糙度,优化了钛合金枪钻加工工艺参数。同时,通过刀具的磨损分析得到了钛合金枪钻加工过程中刀具的主要磨损形式。     

Ti6A14V钛合金高速切削试验与有限元建模

综合考虑刀具圆角影响的Merchant模型和高速正交切削Ti6AI 4V实验测量的切削力和切屑几何参数,解析求得了"切屑-刀具-工件"摩擦系数。计算表明"刀具-工件"摩擦系数约为"刀具-切屑"摩擦系数的3～7倍,该研究克服了现有文献中对"切屑-刀具-工件"摩擦系数取值的盲目性。基于该摩擦关系,建立钛合金高速切削有限元模型(FEM)。仿真切削力与试验值相比误差小于4.9%:锯齿间距、锯齿高度,及其剪切角与试验值误差均小于5.2%,钛合金高速切削有限元模型得到了有效性验证。     

Characterization of LENS-fabricated Ti6Al4V and Ti6Al4V/TiC dual-material transition joints

The design of engineering structures with function-specific material members is on the increase. This requires advanced fabrication technologies with capabilities for multi-material processing. A major challenge however is obtaining effective transition from one material to another. Dissimilar material systems made using laser metal deposition processes have been investigated. The fusion of materials having different physical properties and chemical compositions under high laser power often results in defects at the joints due to thermal expansion mismatch, the formation of intermetallics, or other mechanisms. Some solutions have been proffered in previous works based on evaluations using qualitative techniques. However, quantitative experimental studies are imperative to accurately assess the mechanical behavior of dual-material structures for real-life applications as predictive tools have not yet been validated. In this work, different designs of material transitions from Ti6Al4V alloy to Ti6Al4V/TiC composites were established. Experimental evaluations of their strengths at these joints were made using LENS-fabricated tensile and flexural test samples. The mode of transition from one material to another was found to have a significant effect on the tensile strengths of the structures. Also, material transition designs with optimum strengths were applied for the fabrication of simplified dual-material minimum-weight structures and tested. The structures failed at locations away from the material transition regions, thus proving the effectiveness of the joints.     

切削工艺对Ti6Al4V合金锯齿形切屑的影响研究

通过实验研究了切削速度和切削厚度对Ti6Al4V合金锯齿形切屑、齿距和锯齿化程度以及绝热剪切带微观组织转变的影响,并对锯齿形切屑的形成过程及机理进行了分析。结果表明:随着切削速度的增加,锯齿形切屑单元的尺寸和切屑的锯齿化程度不断增加,切屑锯齿的剪切带更容易形成转变带,在切削速度为550 r/min时剪切带中基本都由转变带组成。随着切削厚度的增加,齿距不断增大,当切削厚度0.3 mm后锯齿化程度变化幅度减小;当切削厚度从0.2 mm增加至1.0 mm时,剪切带组织逐渐从形变带转变为形变带+转变带,并在切削厚度为1.0 mm时完全形成转变带。     

硬质合金刀具铣削Ti6Al4V时刀具磨损及切削力研究

对硬质合金刀具在干切削状态下铣削Ti6Al4V磨损机理和切削力进行了试验研究,切削速度分别为40、80、120、160m／min。分析了切削力与切削方式、切削速度、切削路程的关系。最后,对刀具的磨损形态和磨损机理进行了探讨。结果表明粘结、扩散是硬质合金铣刀的主要磨损机理。     

高速切削钛合金Ti6A14V切屑的形成及其数值模拟

应用Hopkinson压杆实验装置,确定了航空用钛合金Ti6A14V高应变和高温条件下的应力-应变关系,结合Ti6A14V合金准静态试验数据,建立了适合高速切削仿真的Johnson-Cook本构模型;通过有限元数值模拟,仿真了高速切削Ti6A14V合金的锯齿状切屑形成过程,分析了整个锯齿状切屑形成过程的切削力、切削温度、等效塑性应变的变化,深入探讨了锯齿状切屑的形成机理;将模拟计算得到的切削力和切削温度与试验结果进行了比较,两者具有较好的一致性.     

Ti6Al4V的微磨粒磨损研究

研究了医用Ti6Al4V合金在蒸馏水中的微磨粒磨损行为,考察了载荷、滑行距离、料浆浓度和转速对微磨粒磨损规律的影响,并对微磨粒磨损机制进行了讨论。结果表明:随载荷、滑行距离和料浆浓度的增加,Ti6Al4V合金的磨损量增加,磨损机制由三体磨损转变为混合磨损。