切削SiCp/Al复合材料的切屑形成及颗粒损伤仿真分析

为探究SiCp/Al复合材料在切削过程中的切屑形成及颗粒损伤过程,运用ABAQUS有限元分析软件建立了考虑颗粒随机分布的SiCp/Al复合材料切削仿真模型,并在模型中分别定义了Al基体、Al基体-SiC颗粒结合界面以及SiC颗粒的损伤失效行为。结果表明,裂纹在Al基体-SiC颗粒结合界面或Al基体中的形成与扩展是导致切屑断裂的主要原因,也是影响切屑形态的主要因素;SiC颗粒存在完全断裂、局部破碎、整体拔出以及局部脱黏等损伤形式,并相应在切削加工表面或亚表面留下划痕、凹坑、孔洞和凸起等缺陷;椭圆形SiC颗粒的中心位置相对于切削路径的位置越高,SiC颗粒越容易脱黏,切削加工表面缺陷也越小;椭圆形SiC颗粒倾斜夹角(椭圆形长轴与切削方向之间的夹角)为135°时,颗粒损伤程度最高,切削加工表面缺陷最大。分析切屑形成和颗粒损伤过程是研究SiCp/Al复合材料切削加工特性的有效途径,对于优化SiCp/Al复合材料的制造工艺,改善SiCp/Al复合材料已加工表面质量具有重要意义。     

虑及颗粒—基体摩擦行为影响的SiCp/Al切削仿真研究

摩擦系数是影响切削过程中切削力、切削热以及已加工表面形貌的重要参数。通过搭建力—热可控摩擦实验平台,探究温度—压力影响下SiC_p/Al切削过程中颗粒—基体两相摩擦行为。基于摩擦工件表面粗糙度与表面形貌,揭示了温度—压力影响机理。结果表明,温度—压力作用本质是影响SiC颗粒磨削深度;摩擦系数受压力影响较大,而温度、压力与颗粒自锐性三者的共同作用决定摩擦后工件表面粗糙度。考虑颗粒—基体摩擦行为影响的SiC_p/Al切削仿真模型能有效预测切削力,平均误差为3.28%;提高切削速度可有效改善SiC颗粒犁耕基体形成的三角形缺陷宽度,平均减少38.3%。该研究为进一步理解SiC_p/Al切削过程中的摩擦特性与提高仿真预测精度提供了理论基础。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削工艺研究

从颗粒增强金属基复合材料的应用和切削加工现状出发 ,针对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析。通过铣削试验 ,研究了铣削速度对铣削力、加工表面粗糙度、表面形貌以及刀具磨损的影响 ,分析了该材料的高速切削机理 ,并获得了能够保证对其进行高效高精度加工的合理工艺参数。     

SiCp/Al复合材料在常规与超声振动辅助条件的切削过程和表面形成的有限元分析

SiCp/Al复合材料是一种典型的难加工的材料,由于其基体中颗粒增强导致常规切削中加工质量差、切削阻力高、加工损伤高,机械加工性差,常规切削已不能满足加工要求。通过切削仿真,对比分析常规与超声振动辅助切削条件下复合材料的切削过程、SiC颗粒的损伤特性、工件的表面形貌与亚表面损伤。结果表明,相比于常规切削,超声振动辅助切削可以提高复合材料的表面完整性,减少复合材料的亚表面损伤,并且能够提高工件的表面质量。     

SiC颗粒增强铝基复合材料高速铣削实验研究

对SiC颗粒增强铝基复合材料的高速切削加工性能进行了试验分析，研究了铣削速度对铣削力、切削温度、加工表面粗糙度、表面形貌和刀具磨损的影响，从而获得了能够保证对其进行高效率、高精度加工的合理工艺参数。     

硬脆颗粒增强铝基复合材料的已切削加工表面形貌及影响因素

为深入了解铝基复合材料的已加工表面形貌进行了切削实验研究。实验表明,因硬脆的增强颗粒阻碍基体塑性变形,铝基复合材料的已加工表面形成过程有许多特点,已加工表面中包含各种加工缺陷。经检测分析可知,增强颗粒的体积分数和颗粒大小是决定复合材料已加工表面形貌的主要因素,刀具材料、结构和切削参数也对此有重要影响。     

高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

高速硬态车削工件表面形貌及其粗糙度特征

借助于扫描电镜照片、已加工样品表面形貌轮廓描绘和试验数据处理等手段,对高速车削工件已加工表面形貌与其表面粗糙度之间的关系以及它们的形成特征进行了分析研究。研究结果表明,切削速度和被切削材料的硬度是决定高速车削过程中被切削层材料变形和已加工表面形貌及其表面粗糙度形成的主要因素。切削热和刀具的进给运动使已加工表面上出现了犁垄和高速加工所特有的熔融金属涂抹现象,决定着已加工表面粗糙度值的变化。对于已加工表面的形成起着重要的影响作用。随着被切削材料硬度和切削速度的提高,工件已加工表面质量在一定程度上得到了改善。     

碳化硅增强颗粒含量和尺寸对铝基复合材料超精密车削表面的影响

用聚晶金刚石刀具(PCD)研究了增强颗粒的含量、尺寸等对SiC颗粒增强铝基复合材料超精密车削表面的影响.结果表明:SiC增强颗粒的去除方式主要有拔出、破碎和切断等,SiC颗粒的含量和平均尺寸越大,其拔出和破碎现象就越多,复合材料获得的加工表面粗糙度值也越大;当SiC颗粒主要以切断方式被去除时,可望获得含有较少坑洞和裂纹等加工缺陷的超精密切削表面.     

基于有限元的SiCp/Al复合材料切削机理及表面质量研究

为了研究SiC_p/Al复合材料的切削机理以及切削参数对加工表面质量的影响规律,建立了综合考虑颗粒分布、颗粒-基体界面模型及颗粒损伤行为的切削仿真模型。研究表明：切削过程中主要存在基体塑形变形、SiC颗粒破碎及颗粒脱粘等失效形式,且颗粒与切削路径的相对位置对颗粒的去除机理有很大影响。随着切削深度的增加,切屑尺寸、主切削力的波动程度及其平均值增加,颗粒破碎程度加剧。增大切削速度有利于提高已加工表面的完整性。