超精密切削SiCp/Al复合材料力学性能仿真

研究了超精密切削加工SiC_p/Al复合材料的力学性能,运用ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型,分析刀具前角和切削速度对切削力的影响。仿真和数据分析表明:平均主切削力随切削速度的增大而增大,随刀具前角的增大而减小;由于SiC颗粒的存在,切削时应力过大容易加快刀具磨损。     

高速正交切削SiCp/Al复合材料切削温度仿真研究

使用ABAQUS有限元软件对高体分SiCp/Al复合材料的颗粒和基体进行分别定义,仿真研究了高速切削复合材料时的温度场,分析了切削过程中切削用量和刀具角度对工件切削温度的影响。结果表明:在切削过程中,与刀具接触位置的颗粒温度较高且应力值较高;SiC颗粒的温度较Al基体的温度低;第一变形区发现一条沿着剪切角方向非常明显的温升带。在稳定切削阶段,与刀尖接触位置的工件温度较高,且应力集中现象总是发生在SiC颗粒上。随着切削深度和切削深度的增加,切削过程中工件的最高温度均随之增加;随着刀具前角和后角的增大,切削过程中工件的最高温度均随之降低。     

切削SiCp/Al复合材料刀尖圆弧半径对棱边缺陷的影响

运用有限元软件ABAQUS建立了二维切削有限元模型,模拟了碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料的切削过程。通过切削过程中等效应力的变化分析了棱边缺陷的形成过程,进而研究刀尖圆弧半径对切削时出口棱边缺陷的影响。结果表明,在其他切削条件相同的情况下,棱边缺陷随刀尖圆弧半径的增加而逐渐增大。     

SiCp/Al复合材料高速切削的研究现状

介绍了SiCp/Al复合材料的特点、应用现状和加工难度,综合评述了SiCp/Al复合材料高速切削的国内外研究现状,分析了目前存在的主要问题及今后的研究方向。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiCp复合材料实验

SiC颗粒具有较高的硬度,使Al/SiCp复合材料在切削时刀具磨损剧烈。纳米硬质合金具有较高的硬度、韧性及良好的抗磨损能力。制备了纳米硬质合金刀具WC-7Co,对Al/SiCp复合材料进行了切削实验,研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损,Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;Al/SiCp复合材料去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%~50%。     

SiCp/Al复合材料高速铣削的有限元仿真研究

运用有限元分析软件ABAQUS建立了三维斜角铣削模型,对SiCp/Al复合材料的的高速铣削过程进行模拟。首先分析了切削过程中SiCp/Al复合材料的应力、应变的分布规律,然后分析了不同等效切削厚度对切屑形状和温度场的影响,最后分析了切削参数对切削力的影响规律。铣削过程的有限元模拟为SiCp/Al复合材料高速铣削加工的工艺参数优化、刀具参数的合理选择提供了参考。     

SiCp/Al复合材料切削仿真与实验研究

由于SiCp/Al颗粒增强复合材料具有高比模量、高比强度、耐磨性好、耐高温和导热导电性能良好等优异性能,使其在工程应用中成为了传统金属的精良替代品。针对体积分数为45%的SiCp/Al颗粒增强复合材料进行切削研究,建立切削仿真模型,从应力场的分布情况、颗粒的断裂与破碎机理以及切屑表面的裂纹扩展等方面对切削机理进行仿真分析,并通过铣削实验进行了验证。结果表明,颗粒的断裂与破碎主要发生在剪切区和工件与切屑的分离面,同时由于颗粒的存在会使切屑表面产生微裂纹,微裂纹的扩展是影响切屑表面形态的重要因素。     

SiCp/Al复合材料切削过程的颗粒损伤研究

SiCp/Al复合材料动态去除过程中极易发生颗粒损伤,为避免或利用复合材料切削加工过程中的颗粒损伤现象,优化SiCp/Al复合材料切削加工,深入研究了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤现象及其对切削加工的影响。首先,通过位错塞积理论和切屑根部微观观察,揭示了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤机理,发现位错塞积引起的应力集中是导致界面脱粘的主因,颗粒断裂主要是由集中应力、刀刃挤压颗粒、局部颗粒聚集挤压以及颗粒连成网状结构引起;然后,基于考虑颗粒影响的动态本构模型、Eshelby等效夹杂理论、Weibull统计分布和刀刃-颗粒接触分析,建立了SiCp/Al复合材料切削的颗粒损伤度模型,并借助图像处理技术验证了模型的有效性;最后,根据颗粒损伤度预测结果,分析了颗粒损伤度对SiCp/Al复合材料切削加工的影响。结果显示,颗粒损伤度增大,会使切屑锯齿化程度增强,并严重降低已加工表面质量;颗粒损伤会显著影响颗粒强化效应,导致切削力随颗粒含量增大先升后降、随颗粒尺寸增大而降低。     

SiCp/Al复合材料钻削加工的有限元和试验研究

为了研究碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料钻削加工的棱边缺陷,通过对工件和钻头进行二维简化建模以及对工件的网格划分,利用ABAQUS/Explicit中的动力显示模块进行钻削模拟。通过改变每齿进给量fy观察复合材料的棱边缺陷,并对仿真结果进行分析,同时和试验结果进行对比。结果表明:工件的棱边缺陷的大小随着进给量的大小而呈线性变化,此结果与试验结果大体一致。该研究可为进一步研究碳化硅铝基(SiCp/Al)复合材料的棱边缺陷提供理论依据。     

SiCp/Al复合材料旋转超声辅助磨削的试验研究

铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)有许多优异的特性,但其加工非常困难,限制了该种材料在工程中的应用。旋转超声辅助磨削加工非常适合中、高体分SiCp/Al复合材料的加工。针对增强体体积分数45%、增强颗粒尺寸3μm、基体材料A12的SiCp/Al复合材料进行了实验研究,分析了加工表面形貌、表面粗糙度和切削力随切削参数的变化规律。实验结果表明,工件加工表面质量较高,表面粗糙度Ra值在0.131~0.340μm之间;切削过程平稳,轴向切削力Fz值在23.33~51.31N。     

基于ABAQUS/Explicit的SiC_p/Al复合材料微细切削有限元仿真研究

运用ABAQUS/Explicit的动态分析过程,基于微细尺度下的Johnson-Cook材料本构方程,在对高体积分数Si C_p/Al复合材料进行建模并充分考虑铝基体和Si C颗粒不同材料属性的基础上,进行了二维正交微细切削有限元仿真。以刀具前角和切削厚度为影响因素,研究了切削过程中材料的变形、切屑的形成机理以及切削力的变化规律,所得结论为Si C_p/Al复合材料的微细钻铣机理研究提供了参考。     

基于ABAQUS/Explicit的SiC_p/Al复合材料三维微孔钻削有限元仿真

应用ABAQUS中Explicit显式求解器,基于微观尺度下的Johnson-Cook本构方程,对高体积分数SiC_p/Al复合材料微孔钻削过程进行了三维有限元仿真。研究了钻孔过程中钻削轴向力和扭矩的变化特性以及不同主轴转速和进给速度下钻削轴向力和扭矩的变化规律。此外,对不同主轴转速下钻屑形态的变化特性进行了分析。研究结果为颗粒增强金属基复合材料的微孔钻削工艺参数制定提供了参考。     

切削参数对SiCp/Al复合材料切削变形的影响

为研究切削参数对SiC_p/Al复合材料切削变形的影响,通过试验测量的切削力和切屑厚度,计算得到SiC_p/Al复合材料的变形区参数,并分析了切削参数对变形区参数的影响规律,同时拟合得到了切削SiC_p/Al复合材料过程中剪切角与摩擦角的关系。研究结果表明:进给量增大,SiC_p/Al复合材料变形系数和剪应变减小,摩擦角减小,剪切角增大,且SiC_p/Al复合材料的摩擦角大于2024Al,剪切角小于2024Al;切削速度增大,SiC_p/Al复合材料变形系数、剪应变都减小,摩擦角减小但是不显著,剪切角增大; SiC_p/Al复合材料φ=B-C(β-γ)中B值大于2024Al,而斜率C(负值)小于2024Al。     

SiCp/Al复合材料锻造工艺三维有限元模拟

运用有限元软件Abaqus对Si Cp/Al复合材料的锻造过程进行三维热力耦合模拟,分析了不同变形温度下,Si Cp/Al复合材料锻造过程的应力应变场、温度场、损伤场的演变规律,强调了锻造过程中鼓形区裂纹的出现。研究结果表明,变形温度对应力场、损伤场有显著影响,当变形温度为300℃和400℃时,锻件鼓形区不出现裂纹,温度增加到500℃时,鼓形区出现裂纹。     

金属切削过程有限元仿真技术研究

切削力、切削温度等是反映切削过程的主要指标.传统的切削研究,主要是从切削理论和切削试验两个方面来进行,随着计算技术的发展,有限元法因其独有的特点和优点,逐渐成为切削过程的研究和仿真的一种有效手段.本文分别从切削过程有限元仿真的国内外研究现状、有限元软件应用及发展趋势等方面进行了分析.     

金属切削过程的有限元法仿真研究

根据材料变形的弹塑性理论,建立了材料的应变硬化模型,采用有限元仿真技术,利用有限元软件ABAQUS对中碳合金钢40CrNiMo切削过程中剪切层及切屑的形成进行仿真,分析切削加工区域的应力、应变的分布。该方法比一般的试验法更省时省力,在研究金属切削理论、材料切削性能及开发刀具产品方面有着工程应用价值。     

刀具涂层技术现状与发展趋势

切削刀具表面涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。本文对涂层刀具类别、性能及涂层材料进行了介绍,对常用的涂层方法及一些新的涂层方法进行了阐述,并对涂层技术的国内外现状和发展趋势进行了综合分析与介绍。     

正交切削SiC_p/Al复合材料的切削力分析

通过PCD刀具对SiC_p/Al复合材料的正交切削试验,分析了切削用量、铝基体材料、颗粒体分比和颗粒尺寸对切削力大小和波动以及切屑形态的影响。结果表明:对于中高体分比的SiC_p/Al复合材料,其切削速度与基体材料对切削力影响不大,切削力随进给量增大呈线性关系增长,随颗粒尺寸增大切削力下降,且颗粒体分比越大,下降幅度越大;切削力波动与刀—屑接触区颗粒数量有关,随颗粒尺寸增大切削力波动减小,随进给量和切削速度增大切削力波动增大;进给量一定时,在高的切削速度和低的颗粒体分比下,SiC_p/Al复合材料易形成卷曲状切屑,且随着进给量增大,切屑卷曲半径增大。     

SiCp/Al复合材料超声振动辅助切削研究现状与进展

阐述了SiC_p/Al复合材料在切削过程中存在的一些问题,从SiC_p/Al复合材料超声振动辅助加工中的刀具材料与刀具磨损、切屑与切削力以及表面质量三个方面概述了SiC_p/Al复合材料切削加工的研究现状,对促进SiC_p/Al复合材料高效切削加工的措施进行了总结。