ZL109铝合金车削表面完整性实验研究

设计了三因素四水平正交车削实验,综合运用极差分析、方差分析等方法,研究了切削参数对硅铝合金ZL109车削表面完整性的影响规律,得到了切削参数对于表面粗糙度、残余应力和显微硬度的影响程度和趋势,分析了ZL109车削表面完整性的形成机理,以期为切削参数优选提供实验和理论基础。研究结果表明,进给量f对表面粗糙度具有显著影响,切削速度v和进给量f增加会导致表面残余拉应力增大,显微硬度受切削参数的影响较小。     

7050-T7451铝合金干切削表面完整性研究

旨在探究干式切削条件下切削参数对7050-T7451铝合金表面完整性的影响规律,基于单因素面铣削实验,得到了切削参数对切削力、工件表面形貌、加工硬化和残余应力的影响规律。结果表明:切削三要素对切削力和工件表面粗糙度有着明显的影响,在切削速度较低时,X向切削力略微增大,而切削速度由500 m/min变化到1000 m/min时,X向切削力逐渐较小,随后呈增大的变化趋势,切削力与切削深度、进给量呈正相关关系。较高的切削速度和较小的进给量可以改善表面粗糙度,切削深度对表面粗糙度影响较小;加工硬化随切削速度与进给量的增大呈先增大后减小的变化趋势,而加工硬化程度与切削深度呈负相关关系;残余应力随切削参数的改变呈“勺”形分布,切削速度与进给量对残余应力的影响较大,且表层残余压应力的最大值基本在0.05~0.2 mm,而亚表层残余拉应力最大值在0.25~0.4 mm。     

低温微量润滑车削加工残余应力正交试验

为了了解低温微量润滑(CMQL)对车削加工残余应力的影响,基于加工残余应力形成的热力耦合理论,进行了5因素4水平的车削正交实验。实验以304不锈钢为实验材料,切削深度、切削速度、进给量、CMQL温度及冷却方式为影响因素,CMQL及干车削加工残余应力为实验指标。实验结果显示CMQL不锈钢车削加工残余应力为拉应力,小于干切削和常温微量润滑(MQL)的残余应力;CMQL对加工残余应力的影响程度从大到小依次为:切削速度、冷风温度、冷却方式、进给量和切削深度;CMQL有抑制加工残余拉应力作用,抑制程度受温度和冷却方式影响。     

高速切削表面完整性研究

在高速切削加工过程中,影响表面完整性的因素是非常复杂的。从3个方面对近几年来高速切削表面完整性研究的现状进行了综述:表面粗糙度的研究、表面残余应力的研究、加工表面硬化的研究,为进一步研究表面完整性具有指导意义。     

加工参数对单晶锗表面粗糙度扇形分布的研究

单点金刚石车削单晶锗端面时,其表面粗糙度易呈现明暗扇形域相间分布的现象,达不到使用标准,而该现象的出现与加工参数密切相关。通过正交试验,研究了刀尖圆弧半径、切削深度、进给量对单晶锗表面明暗域粗糙度扇形分布的影响。将数据进行方差和极差分析,结果表明:刀尖圆弧半径、切削深度、进给量,对单晶锗表面粗糙度明暗扇形分布都有影响,进给量对其影响显著,而刀尖圆弧半径和切削深度对其影响较显著;刀尖圆弧半径与明暗扇形域粗糙度值成反比,进给量与明暗扇形域粗糙度值成正比;刀尖圆弧半径越小、切削深度越大、进给量越大,暗扇形域面积越大,明扇形域面积越小;将单晶锗表面明暗扇形域用扫描电镜观察,发现明扇形域表面光滑,主要发生塑性去除,暗扇形域出现较多凹坑,主要发生脆性破坏。根据极差分析,针对本试验,选出了一组最优加工方案为A3B1C1,即刀尖圆弧半径为2mm,切削深度为2μm,进给量为1μm/r。此结果可为实际加工做出一定参考。     

高速铣削对铝合金零件表面粗糙度影响的试验研究

采用单因素试验方法,研究硬质合金刀具高速铣削铝合金材料时切削参数对加工表面粗糙度的影响。通过试验,得到了切削速度、进给量和切削深度对表面粗糙度的影响规律,并分析原因,为指导企业生产提供了一定的试验依据。     

喷丸处理7075铝合金循环载荷下表面残余应力的松弛规律

采用喷丸工艺引入表层残余应力,分析了循环载荷下7075铝合金试样的应力松弛规律,研究了喷丸工艺引入的初始残余应力状态、表层显微硬度及表面粗糙度对试样抗疲劳性能和残余应力松弛的影响.结果表明,喷丸引入的表层残余应力是提高试样抗疲劳性能的主要因素,但表层冷作程度及表面缺口效应对喷丸试样的低周、高周抗疲劳极限和残余应力松弛有很大影响.循环应力水平接近高周疲劳极限时,残余应力无明显松弛;应力水平接近低周疲劳极限时,残余应力发生早期大幅松弛,且残余应力峰外移.     

高温环境下超声滚压工艺参数与涂层表面性能的相关性北大核心

在45#钢基体表面等离子喷涂得到Fe基WC涂层,将喷涂后的试样进行磨削加工,探究不同加工参数下超声滚压对Fe基WC涂层表面性能的变化。利用正交试验研究在不同的超声滚压(USRP)加工参数下,强化处理后Fe基WC涂层粗糙度的变化,明确各加工参数对表面粗糙度影响的显著性。采用三维白光干涉形貌仪、SEM等手段分析Fe基WC涂层的表面粗糙度、截面组织形貌、显微硬度和残余应力。结果表明,工艺参数对粗糙度影响的程度顺序为:温度>主轴转速>静压力>下压量。在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.5 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,高温超声滚压(HT+USRP)处理后Fe基WC涂层表面粗糙度Ra由原本磨削的1.298μm和常温超声滚压(NT+USRP)的0.658μm降至0.211μm;在温度为650℃、主轴转速为125 r/min、静压力为0.4 MPa、下压量为0.25 mm的工艺参数下,涂层表面发生塑性变形,晶粒细化,显微硬度由原本磨削后未超声滚压(Untreated)的588.3 HV和NT+USRP的712.5 HV升至1058.8 HV。NT+USRP后的残余压应力为-359.7 MPa,HT+USRP后降至-308.2 MPa,但HT+USRP后试样的残余压应力层深度能达到800μm。HT+USRP工艺明显改善了Fe基WC涂层表面性能质量,其中温度对工艺的影响最为显著。     

45钢轴件无磨料超声抛光工艺试验研究

基于正交试验对45钢轴件在不同工艺参数下进行无磨料超声抛光试验研究,分析各工艺参数对轴件表面粗糙度和硬度的影响规律。试验结果表明,在无磨料超声抛光中,抛光头半径、预压力、进给量和转速对表面粗糙度和硬度的影响规律不同,但在给定的试验条件下均存在最优值。相对于常规无磨料抛光,无磨料超声抛光能显著降低零件的表面粗糙度,提高表面硬度。     

车削零件表面粗糙度成因分析及降低措施

零件表面质量影响零件的使用性能和使用寿命,通过对轴类零件车削表面粗糙度形成机理分析,认为车削零件表面粗糙度的形成主要与车刀形状、积屑瘤、振动及散热条件等有关,选择合理的车刀角度,减小车削进给量,适当提高工件转速,并选择合适的切削液可以有效地提高零件加工的表面质量。     

水射流喷丸强化的试验研究

为获得水射流喷丸强化对材料表面力学特性和疲劳寿命的影响规律,选择喷丸压力、移动速度和靶距为影响因素,应用水射流对2A11铝合金和45钢进行喷丸试验;采用显微硬度计和X射线应力分析仪分别测定喷丸表面显微硬度和表面残余应力,利用扫描电子显微镜进行疲劳断口形貌观察,应用能谱仪进行内部疲劳源区夹杂物成分分析,获得水射流喷丸强化增益效果及疲劳裂纹萌生机制,指出水射流喷丸可以提高两种材料的表面显微硬度、表面残余压应力和疲劳寿命,并存在最大表面显微硬度靶距和最大表面残余压应力靶距,在试验条件下,2A11铝合金和45钢喷丸疲劳试样比未喷丸疲劳试样的疲劳寿命分别最大提高1.74倍和2.67倍,且水射流喷丸疲劳裂纹萌生位置的机制与传统喷丸相同。     

超声冲击对SMA490BW耐候钢焊接接头腐蚀疲劳影响研究

采用USP-300超声表面加工装置对SMA490BW耐候钢表面进行超声冲击处理。研究超声冲击前后试件的显微组织、显微硬度和残余应力,比较超声冲击前后SMA490BW耐候钢焊接接头的腐蚀速率和腐蚀疲劳寿命。通过光学显微镜观察超声冲击后SMA490BW耐候钢的显微组织,采用测试仪器测试焊接接头的表面硬度和残余应力,分析超声冲击提高SMA490BW耐候钢抗腐蚀性及其疲劳寿命的机理。试验结果表明,超声冲击处理能使材料表层晶粒细化形成致密的塑性变形层,提高显微硬度,并在材料表面引入有效的残余压应力,降低腐蚀速率,减小失重量。同时,超声冲击处理后裂纹扩展路径变得更加复杂,裂纹扩展速率降低,焊接接头腐蚀疲劳寿命得到提高。     

模具线切割表面变质层及显微裂纹的分析与研究

概述了线切割加工模具表面变质层的形成机理与显微组织,介绍了其表面残余应力、抗疲劳强度、显微硬度和耐磨性等力学性能,分析了变质层表面显微裂纹的产生原因与影响因素,并提出相应的处理方法,增强模具表面的抗疲劳强度,以及预防与改善显微裂纹的技术措施,提高模具的加工质量与使用寿命。     

加工残余应力诱导的薄壁件变形预测

针对侧铣过程的变形分析,考虑到三维仿真模拟的时间成本比较高,将侧铣过程简化为二维有限元模型进行计算分析,基于简化的铣削模型研究了切削工艺参数对于残余应力的影响以及切削残余应力诱导的薄壁件加工变形。忽略残余应力在加工表面的不均匀分布,并且将薄壁件简化为梁结构,利用残余应力的有限元仿真结果,通过微元法和等效应变能计算得到薄壁件的最大变形量。     

PCBN刀具在高速干硬切削GCr15时切削性能分析及切削参数优化

针对超硬刀具PCBN(聚晶氮化硼)对难加工材料的车削加工过程建立数学模型;运用MATLAB软件中的遗传算法工具箱对切削参数进行优化;利用Mastercam软件对刀具加工时的路径进行优化,从而在理论和加工过程中实现了切削参数的优化。研究结果表明,当切削速度v=120.143 m/min,进给量f=0.154 mm/r时,经权重处理后的目标函数取得最小值;有效避免了加工过程出现刀具空走刀或撞刀等路径问题。     

碳纤维增强塑料切削加工刀具磨损研究

以碳纤维增强塑料为研究对象,运用理论结合实验的方法,分析了切削加工过程中不同切削参数对切削刀具磨损的影响。研究结果表明:切削速度对切削刀具磨损的影响小于切削深度和进给量;室温、高速、大进给量切削条件下,切削刀具磨损量较大,而在冷空气条件下,切削刀具磨损量明显降低;切削刀具磨损量理论计算值与实验值相对误差在10%以内;该研究为新型复合材料的切削加工及切削刀具寿命的延长提供了重要的依据。     

切削深度对铝合金加工过程影响的数值仿真

采用Lagrange质点坐标系描述方法，利用有限元分析软件，建立了二维热-力耦合正交直角切削有限元模型．通过网格自适应技术，模拟切屑的形成，仿真切削深度对铝合金加工变形的影响。结果表阴，切削深度对切削力的影响呈线性正比例关系。切削深度越大，切削面积和切削宽度相应增加，切削力也越大。切削深度影响切削加工产生的残余应力大小及分布，残余应力分布在工件表面以下的0．2mm以内很薄的金属层，这对于厚度较小的薄壁件加工后的变形有很大的影响。加工时，为了提高工件表面的精加工精度，降低工件表面的残余应力，在精加工时尽量采用小的切削深度。     

基于热力耦合金属切削数值模拟的有限元分析

采用ABAQUS有限元模拟的方法对切削过程进行了数值模拟,分析了切削深度、切削速度、刀具前角等切削工艺和刀具几何参数对切削的影响。分析过程中耦合了切削热的影响。获得了切削应力场、应变场分布,切削后表面粗糙度观察,温度分布等,可以作为刀具设计和切削工艺参数制订的依据。     

高速铣削对薄壁铝合金零件切削力影响的实验分析与应用

以铝合金薄壁件为加工对象,采用单因素实验方法,研究高速铣削时切削参数对切削力的影响。通过实验分析切削速度、每齿进给量、径向切深和轴向切深对切削力的影响规律,力求为合理选择高速切削加工参数提供可靠依据。     

Ti-6Al-4V合金电脉冲辅助车削加工实验研究

针对钛合金材料切削加工困难,将电脉冲引入到Ti-6Al-4V合金的车削加工中,研究了电脉冲对主切削力、表面加工硬化及加工质量的影响,并借助三维数字显微镜和扫描电子显微镜对切削表面、切削变形层和切屑的微观形态进行观察。结果表明：相比于普通车削,当平均电流密度为1.11 A·mm^-2、最大电流密度10.19 A·mm^-2和频率为300 Hz时,电脉冲辅助车削Ti-6Al-4V合金可使主切削力下降27.3%,表面加工硬化减小16.6%,轴向表面粗糙度降低18.7%。该研究结合电致塑性理论,对电脉冲辅助车削加工的作用机理做出了解释。