圆片刀超声切削蜂窝芯材料试验研究

为提高加工Nomex蜂窝芯材料的质量和效率,采用试验方法对超声切割时的切削力进行测量,研究其影响因素和变化规律,并对切削后蜂窝芯的表面进行观察。使用回归分析法分析不同振幅和切削深度下的切削力,推导切削力的经验公式。结果显示:切削力F_y,F_z与切削深度a_p,圆片刀底部边缘处振幅A呈指数关系。通过对比切削力拟合结果和试验数据,发现误差在10%内。切削后蜂窝芯表面平整、毛刺更少。      

基于断裂力学的蜂窝芯超声切削过程分析

针对尖形刀切削Nomex蜂窝芯振动加工参数难以选取等问题,从实际加工工艺出发,构建了尖形刀前倾超声切削蜂窝芯材的运动学方程,并利用脆性断裂力学理论建立了在不同超声振幅进给分量条件下材料在断续、连续两种变形破坏形式下的切削动态应力模型。基于断续变形破坏应力模型的数值仿真预测了振动及加工参数对切削力影响规律,并进行了尖形刀超声振动切削试验,试验数据表明,切削力随超声振幅、刀具前倾角的增大而增大,随进给速度的增大而减小,通过对比试验得出超声振幅进给分量对切削力影响较大,实验结果与理论推导结论一致,证明了切削动态应力理论模型的有效性与合理性。     

金属热锯机锯齿应力分析

本文提出了锯齿根部应力集中和应力扩散的概念;在一定顶角条件下,锯齿根部应力集中系数和应力扩散系数仅与齿根圆弧的相对半径有关。而与锯齿前角无直接关系。根据这一规律,给出了使锯齿根部处于较佳应力状态的较佳齿形参数配置的原则。     

蜂窝夹芯复合材料空气耦合超声检测技术研究

超声波通常借助液体耦合剂透射进入检测对象内部。然而,蜂窝夹芯复合材料板有时不允许采用液体进行声学耦合,导致常规超声检测技术无法应用于复合材料内部缺陷检测。由此,本研究提出蜂窝夹芯复合材料板的空气耦合超声成像检测技术。首先,通过优选探头参数、优化探头布置方法高效接收超声透射波;其次,基于透射波幅值进行超声C扫描成像;最后,结合金相方法分析图像特征。研究结果表明,空气耦合超声检测技术可对蜂窝材料进行成像检测,能够直观显示完好蜂窝结构、脱粘、芯层压缩,是一种可避免耦合剂污染的高精度复合材料无损检测技术。     

纵扭复合超声振动切割铝蜂窝芯表面质量研究

铝蜂窝芯因具有特殊的薄壁网格状结构，传统加工方式往往伴随着变形和毛刺，这是限制铝蜂窝材料应用的关键因素。超声振动加工在减少加工缺陷方面具有很大的潜力。建立有限元模型并进行切削模拟，同时进行铝蜂窝芯切削实验，对铝蜂窝芯在不同振幅和不同主轴转速下切割的表面形貌进行探究，并对不同振幅下圆刀片的磨损程度进行对比。结果表明：与普通切削相比，纵扭复合超声振动切削能够获得更好的表面形貌，更有效地降低切削缺陷数目；随着振幅的增大，切削缺陷数目得到减少，刀具磨损程度得到降低，切削表面的均匀一致性也变得更好，但施加的超声振幅过高也会导致胞壁产生分离；主轴转速增大能够很好地改善胞壁变形和胞壁分离现象。同时，在1 350～2 700 r/min之内存在一个最佳转速，使得切削缺陷数目可以达到最少。     

镗刀切削刃磨损的自动补偿和进给力监控

在进行自动化生产时要求不间断地对切削过程实行检测,为此开发了一种可持续地检测切削过程的测量和监控系统《Autoco-mp》(制造厂Sandvik公司)。《Autocomp》(图1)是一种切刃磨损自动补偿系统,按机械电气原理工作,根据测得的被加工工件的尺寸误差,由控制部件控制步进电机实现补偿。本系统有下述特点:1.按被加工工件尺寸误差正向和反向(无间隙)补偿刀具磨损。2.按每种工件精确定位切刃。3.在退刀时切刃自动缩回,从而可避免划伤被加工表面。     

连铸起步段液芯压下薄板坯的热-力行为分析

基于ALE算法和三维热弹黏塑性本构方程并考虑湍流的影响,模拟了连铸起步段低碳钢带液芯压下薄板坯的凝固行为、应力应变分布及变形情况。研究表明,薄板坯连铸液芯压下过程中对板坯的压缩作用主要由板坯中未凝固的部分(液芯部分)来承担,板坯凝固坯壳部分在板坯厚度方向的尺寸变化不大。连铸液芯压下过程中板坯不同位置处的应力不同,板坯在经过液芯压下辊前后,应力发生了较大的变化。在板坯近角部区域应力最大,窄面区域所承受的应力比宽面区域大。连铸液芯压下过程中板坯的等效应变与液芯压下量有关,液芯压下量越大,等效应变值越大,而且应变最大值出现在窄面,且随着时间而发生变化,在起步段的某一时刻（13.5s）应变达到最大值,此时更易接近板坯的临界等效应变,从而诱发裂纹等缺陷。研究证实了对带液芯压下薄板坯连铸起步段开展瞬态数值分析的必要性。     

Ti-6Al-4V钛合金高速切削锯齿化灵敏度仿真分析

为了研究高速切削Ti-6Al-4V钛合金时锯齿形切屑的形成过程,基于ABAQUS有限元分析软件建立了Ti-6Al-4V钛合金高速正交切削过程的有限元模型,应用Johnson-Cook材料本构模型和剪切损伤准则,对高速切削钛合金过程中锯齿形切屑的形态进行了模拟,并通过对比实验结果验证了模型的有效性。提出了锯齿化灵敏度分析方法,分析了切削工艺参数对切屑锯齿化程度的影响大小。研究结果表明,Ti-6Al-4V钛合金高速切削过程中切削速度对切屑锯齿化程度影响最大,刀具前角的影响次之,切削深度的影响最小,该研究有助于深入理解钛合金高速切削切屑形成机理。     

硬质合金微槽车刀切削刃近域热力强度分析

车刀前刀面切削刃近域作为金属切削过程高温高压的集中作用区域,其热力强度对刀具切削性能有重要影响。文章以前期工作所获得的切削过程刀屑接触界面平均切削温度和平均切削力作为热载荷和机械载荷,确定出刀屑接触区域范围,合理施加约束和边界条件。将稳态热分析和静力学结构分析相关联,对车刀进行热力耦合分析,根据在热载荷和机械载荷综合作用下主切刃近域的应力分布,对该微槽车刀切刃近域热力强度进行分析评价。研究结果表明,该硬质合金微槽车刀切削刃近域的最大等效应力小于刀具材料的许用强度,即该硬质合金微槽车刀在给定切削工况下进行切削时,刀具切削刃近域强度足够,不会因为强度问题影响切削过程的正常进行。     

5CrNiMo热环轧芯辊断裂失效分析

针对5CrNiMo芯辊在环件轧制过程中出现的断裂失效问题,采用断口宏观和微观形貌观察、化学成分检测、金相检验和硬度测试等方法对断裂芯辊进行分析。在理化试验的基础上,运用微观断裂机理和数值模拟对芯辊的断裂原因进行分析。研究结果表明,5CrNiMo芯辊断裂的原因是由于芯辊热处理不当,导致芯辊表面疲劳抗力低,在环件轧制过程中承受循环应力而在表面形成疲劳源并逐步扩展,最终导致芯辊断裂。因此提出严格控制芯辊的热处理工艺参数和采用表面喷丸来提高芯辊疲劳寿命的解决措施。     

基于Workbench刀砧的热-结构耦合分析

本文首先通过Solidworks建立了刀砧三维参数模型,基于workbench软件对其进行了静力学结构分析,得出了其应力、应变及方向变形的情况;其次,基于workbench对刀砧进行稳态热分析,然后利用顺序耦合的方法,把刀砧热分析得出的温度场以体积力形式导入静态结构中进行热-结构耦合分析,最后得出了刀砧在热-结构耦合应力作用下的应力、应变及其方向变形,结果表明热应力对刀砧的应力、应变及方向变形影响较大。     

基于热性能分析的PDC切削齿选型试验研究

为提高PDC切削齿选型的可靠性,从热性能角度出发,分别对不同厂家的PDC切削齿进行常温激光拉曼、高温激光拉曼及热重等分析,并结合其高温磨耗比测试,分析PDC切削齿的残余应力、石墨化转变、热稳定性以及高温耐磨性等,综合评价不同厂家的PDC切削齿性能;同时,制作?94 mm四翼弧角PDC钻头并进行现场钻进试验.结果表明:现...     

薄壁铜管游动芯头拉拔过程拉拔力影响因素分析

为准确把握薄壁铜管游动芯头拉拔过程的拉拔力,该文应用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了薄壁铜管游动芯头拉拔过程的弹塑性有限元模型,分析了内外模具锥角、游动芯头定径段长度、延伸率、摩擦因素以及拉拔速度等工艺参数对薄壁铜管拉拔过程中拉拔力的影响规律。研究表明,芯头或外模的锥角存在一个最佳组合范围,芯头定径段长度和拉拔速度对拉拔力的影响作用非常小,延伸率和摩擦系数的增加将引起拉拔力的明显增加。研究结果为实际生产中的工艺改进提供了科学依据。     

超声液流切削时零件表面层质量的影响因素分析

针对超声液流切削中零件表面易出现的质量问题,对其影响因素进行深入分析,表明零件的表面质量与切削台参数、切削过程工艺参数及液压系统参数有密切的关系。只有充分地考虑这些参数,才能得到高质量的加工表面。同时提出了超声液流切削仿真基础研究应考虑的因素。     

奥迪B柱热冲压成形热-力-相变耦合仿真分析

基于LS-DYNA软件,建立了B柱热冲压模型.采用热-力-相变耦合分析方法,得到了板料的温度、厚度、组织及应力、应变的分布.模拟结果表明:热成形零件的组织是近完全马氏体(wt％,0.008铁素体,0.01珠光体,0.01贝氏体,96.68马氏体);硬度为513HV;屈服强度为734.2MPa;厚度为1.11～2.18mm.模拟结果与实验较吻合,表明所建立的热-力-相变耦合数值模型是可信赖的.     

汽车前立柱下角撑热成形热-力-相变耦合仿真分析

依据相变动力学理论,对高强度钢板热成形微观组织转变与力学性能预测模型进行研究。基于该模型建立汽车前立柱下角撑的热成形有限元模型,采用热-力-相变耦合分析方法对热成形过程进行仿真分析,得到制件的温度、组织和硬度的分布及变化。以高强度硼钢USIBOR1500为试验材料对汽车前立柱下角撑进行试制,并从成形件上取样进行微观组织分析和力学性能测试。结果表明,成形件的微观组织为均匀板条状马氏体,抗拉强度达到1 400MPa以上,3个典型位置的硬度均大于450HV,且力学性能分布与模拟结果一致,验证了所建立模型的可靠性。     

机械力活化诱导硫化矿石自燃的热分析动力学

为揭示硫化矿石在经历机械力活化后的氧化自燃特性,运用热分析技术表征矿样在不同功率(100~450r/min)、不同料球比(1:3~1:12)条件下活化后的热分解动力学参数;采用X射线衍射技术对活化矿样进行线形分析,比较矿样活化前后的晶格畸变率和晶块尺寸。结果表明:硫化矿石在530~640℃温度区间的氧化热解过程符合一维扩散反应动力学机制;其表观活化能随着球磨功率、料球比的增加而降低,呈现出较好的一致性;矿样在未活化、200 r/min、350 r/min活化条件下的表观活化能依次为258.93、181.34、150.97 k J/mol,对应的指前因子分别为2.35×10~(18)、1.45×10~(13)和1.60×10~(11);矿样在料球比为1:3、1:8活化条件下的表观活化能依次为240.57、150.97 k J/mol,指前因子分别为1.58×10~(17)、1.60×10~(11);硫化矿石的表观活化能的降低与活化矿样晶格畸变率的增大及晶块尺寸减小存在一定的相关性,进而容易引发自燃。     

挤压铸造过程热-力耦合分析的有限元模型

开发了模拟铝合金挤压铸造凝固过程铸件温度、应力及形状变化过程的有限元模型。该模型包括了凝固过程的潜热释放和体积收缩效应、传热和变形通过界面气隙的相互作用、以及凝固壳在冲头压力作用下的变形过程等。应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型来描述凝固壳的变形,并对液相/糊状区进行了特殊处理。利用接触算法处理铸件与模具界面,并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动。该模型可以用来研究模具设计、工艺参数(如浇注温度、冲头压力、加压时间等)对铸件质量的影响。     

55钢铸坯堆垛过程热-力耦合数值分析

建立了55钢铸坯堆垛过程热-力耦合数学模型,并对计算结果进行了验证。分析了不同堆垛条件(堆垛初始温度、堆垛高度和铸坯宽度)对铸坯温度和应力的影响。研究表明,堆垛顶部铸坯冷却速度最快。堆垛铸坯温度高于55钢相变温度(Ar_3、Ar_1温度分别为755℃和690℃)时,中间铸坯温度出现一平台,堆垛有利于缓解铸坯内部热应力和相变应力。随堆垛高度和铸坯宽度增加铸坯冷却速度先是降低较快,而后变化不大。堆垛顶部和底部铸坯在堆垛过程中受到的是拉应力,中间铸坯为压应力。堆垛铸坯表面应力大,应力不均匀是铸坯产生裂纹、变形等质量问题的原因。根据以上研究结果,建议在堆垛铸坯表面覆盖一层保温罩,以减小表面热损失和55钢铸坯表面应力;不在55钢相变温度范围进行堆垛和拆垛操作;另外,铸坯堆垛高度应与铸坯宽度相匹配。