钛合金TC11车削中已加工表面质量试验研究

为了研究车削钛合金TC11时切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响,选用涂层硬质合金刀片CNMG120408在不同切削条件下进行车削试验,分析后刀面磨损量随切削时间的变化规律;对比磨损刀具与新刀具切削的工件表面,观察表面粗糙度、表面形貌、显微硬度以及表层微观组织情况,分析切削速度和刀具磨损对已加工表面质量的影响规律。试验结果表明:在刀具磨损初期,即新刀具切削时,切削速度从60m/min增加到100m/min,刀具磨损程度增大,表面粗糙度值降低,硬化层深度减小,加工硬化程度略微增大,表面塑性变形层深度减小;在刀具磨损终期,不同切削速度下的表面粗糙度增大,表面形貌变差,硬化层深度和加工硬化程度增加,表面变形程度增大,塑性变形层深度增加。     

超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

为了探究超声振动车削过程中切削力和切削温度的变化规律,使用Third Wave Advant Edge切削仿真软件,基于POWER-LOW本构模型和ALE网格划分方法建立TC4钛合金车削加工的有限元模型,获得传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化情况。结合超声振动车削中刀具切削速度和位移变化规律,对传统车削与超声振动车削的切削力和最高切削温度变化规律展开对比分析;探究超声振动车削中的工件进给速度、刀具振频和振幅对切削力的影响规律,实现各加工参数的最优组合,为实际加工提供参考。     

TC4钛合金车削工艺参数优化

基于正交试验和极差分析的方法,以工件表面粗糙度Ra值为评判指标,研究了TC4钛合金粗加工切削参数,并通过单因素实验法进一步优选了其精加工切削参数,同时对相同切削参数下涂层和无涂层硬质合金刀具的磨损情况进行了分析。研究表明:TC4钛合金粗加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.4mm、f=0.1mm/r;TC4钛合金精加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.2mm、f=0.1mm/r;由于UE6020涂层硬质合金刀具的涂层中含有Ti C,其与工件中的Ti元素亲和扩散,致使UE6020涂层刀具的耐用度低于US735刀具。     

TC18钛合金铣削表面质量试验研究

针对钛合金的难加工性、加工效率较低问题,以提高加工表面质量为研究目的,分析航空用TC18钛合金铣削加工参数对表面粗糙度、加工表面形貌及金相组织的影响变化。使用田口和优化设计模块两种设计方法进行试验,建立两种预测模型(指数模型及多元二次回归模型)并针对两种模型分别使用多目标遗传算法和响应面法以提高表面质量同时提高加工效率为目标进行参数优化。试验结果表明:各参数对表面粗糙度影响顺序为进给量f铣削深度a_p铣削宽度a_e主轴转速n;多元二次回归模型显著性较高,响应面优化参数组合所得表面形貌最优。观察TC18钛合金铣削加工截面金相组织,结论表明靠近加工表面的等轴α相被拉长,析出条状次生α相。     

TC4-DT钛合金铣削表面粗糙度试验研究

针对实际生产中TC4-DT钛合金铣削加工表面质量差问题,以钛合金铣削加工表面粗糙度Ra为研究对象,基于低速干切、高速湿切等条件,设计铣削用量影响表面粗糙度试验方案,分析试验结果,探索工艺参数对钛合金加工表面质量的影响规律,提出了改善TC4-DT钛合金铣削加工表面质量的建议,为进一步研究钛合金加工性能提供了参考和借鉴。     

钛合金TC4超声波振动切削有限元仿真

采用Johnson-Cook材料模型,以任意拉格朗日欧拉网格算法(ALE)实现切屑分离,建立了热应力耦合二维正交振动切削模型,并进行了钛合金TC4超声波振动稳态切削的有限元仿真,得到了振动切屑形状和切削力、切削温度的变化曲线,同时将振动切削与普通切削进行了对比分析,分析结果表明,振动切削中切屑变形系数、切削力、切削温度明显降低,剪切角增大.     

TiSiN/TiAlN涂层刀具高速车削TC4钛合金磨损机理分析

本文研究双层TiSiN/TiAlN涂层刀具车削TC4钛合金时的磨损机理,用扫描电镜观察刀具的磨损形貌。涂层刀具前刀面的磨损区域分为死区、黏结区和滑动区。各区的磨损机理不同,死区几乎没有磨损;黏结区的涂层受高温度和高压力的影响而失效;滑动区的涂层由切屑在前刀面滑动摩擦造成失效。通过测力仪获得切削力,在低进给量工况下,受已加工表面的回弹影响,背吃刀力和进给力比主切削力更大。通过红外热像仪获得切屑自由表面的温度,结果显示,随着进给量增大切屑厚度也增大,切屑自由表面温度没有升高。     

晶粒尺寸对TC4钛合金超塑性行为及变形机理的影响

研究了不同晶粒尺寸(2,8,18μm)T℃4钛合金在温度860～950℃和应变速率5×10-4～5×10-3S-1条件下的超塑性拉伸变形行为及组织演变,分析了晶粒尺寸对该合金超塑性变形行为及变形机理的影响.结果表明:在温度890℃、应变速率5×10-4S-1的变形条件下,细晶(2μm)合金超塑性变形的断后伸长率高达1 300%,而粗晶(18μm)合金的仅为450%;细晶(2～8μm)A金超塑性变形后,平均应变速率敏感指数m值在0.50左右,晶粒保持较好的等轴状,在α/α仅晶界、α晶内均未观察到明显的位错,在α/β晶界附近发现少量的位错;粗晶(18 μm)合金超塑性变形后,m值仅为0.30,晶粒等轴程度下降,在α/α晶界及α晶内均发现大量位错,且在α晶内发现亚晶.     

液氮冷却下大进给铣削TC4钛合金的试验研究

钛合金是现代飞行器的主要结构材料之一,是一种典型的难加工材料。针对切削加工钛合金时刀具磨损快、表面质量不易控制等难题,将TC4钛合金作为研究对象,以液氮作为冷却介质,进行了TC4钛合金的大进给铣削试验,测试了液氮冷却条件下大进给铣削TC4钛合金的铣削力、铣削温度以及刀具磨损等,并与乳化液和低温冷风条件下的测试结果进行了对比分析。结果表明:在以较大的切削速度和每齿进给量铣削TC4钛合金时,采用液氮冷却比使用乳化液能更有效地降低切削力和切削温度;比采用低温冷风冷却能更有效地延长刀具寿命。     

刀具角度对TC4钛合金切削力的影响

基于Deform建立了硬质合金刀具切削TC4钛合金时的仿真模型,通过切削试验对仿真模型的主切削力进行了验证,并利用该模型对刀具角度与切削力之间的关系进行了研究。研究结果表明:仿真所得到的主切削力与试验测得主切削力相差小于10%,仿真模型可靠性较高,可用于TC4钛合金切削力的研究。通过仿真研究得到,在一定范围内,随着刀具前角的增大,主切削力和进给力明显减小;刀具后角的增大对主切削力影响不明显,但对进给力的影响比较明显。     

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。     

基于响应曲面法的钛合金TC21铣削参数优化

针对新型损伤容限型钛合金TC21的难加工性,通过基于响应曲面法的中心复合设计铣削试验研究工艺参数对切削力的影响规律,建立二阶响应曲面模型,以最小切削力为目标优化工艺参数。研究结果表明:轴向切深和每齿进给对切削力影响显著,径向切深和切削速度对切削力影响较小,最优加工参数为v_c=119.71m/min,f_z=0.06mm/z,a_e=0.87mm,a_p=16.01mm。将最优加工参数应用到工程实践中,可提高整体硬质合金刀具寿命和各类型零件的加工效率。     

预应力切削加工TC4钛合金表面残余应力的有限元模拟

采用预应力切削方法对TC4钛合金进行加工,建立了预应力切削TC4钛合金的有限元模型,模拟了不同预应力下锯齿状切屑的形成过程及加工表面的残余应力分布情况,然后将模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明:预应力切削可以调整已加工表面的残余应力分布状态和应力值,在弹性变形范围内,预应力越大,加工后表面的残余压应力越大,残余压应力的分布也越深;预应力对锯齿状切屑的形成无明显影响;模拟结果和试验结果具有较好的一致性。     

TC4钛合金高温胀拉成形实验研究

钛合金钣金件质量轻,高比强度,高低温力学性能好,耐腐蚀,广泛的应用于航空航天、汽车、舰船等领域。通过高温胀拉成形实验探究TC4钛合金板材在高温条件下的成形性能,得到TC4高温成形极限曲线图。结果表明,TC4钛合金板材在加热状态下,塑形明显提高,成形性能显著提升。     

TC4钛合金深槽插铣加工

针对钛合金深槽开槽加工效率较低的问题,对TC4钛合金深槽进行插铣开槽试验研究,并对其已加工表面形貌、切屑形态、刀具磨损及切削效率进行了分析。结果表明:插铣加工表面粗糙度较大,铣刀的端面刃为主切削刃,刀具磨损主要发生在铣刀的端面刃。对于钛合金深槽的开槽加工,插铣加工切削过程平稳,具有比层铣更高的切削效率。     

基于复合喷雾冷却的TC4钛合金切削温度的研究

钛合金是一种典型的难加工材料,其热传导率低,切削过程温升大而易加剧刀具磨损。本文通过对TC4钛合金的车削试验,研究了在干切削和复合喷雾冷却条件下切削温度随切削速度、切削深度和进给量的变化情况。结果表明:切削温度随着切削速度、切削深度和进给量的增大而增大;采用复合喷雾冷却技术可在TC4钛合金车削过程中取得较好的冷却效果,切削温度明显低于干切削条件下的切削温度。     

TC4钛合金微孔加工钻削力的仿真与试验研究

通过对TC4钛板上钻削?0.1mm微孔的研究,建立了一种能够精确预测钻头所受钻削力的切削力模型。利用解析法分别将主切削刃和横刃离散成一系列斜角切削单元和直角切削单元;应用Deform软件,并充分考虑微细加工中特有的尺寸效应,模拟出每个单元所受的力;建立切削单元的局部坐标系与整个钻头的整体坐标系,将每个切削单元所受的力转化为整个钻头所受的力,进而求出整个钻头的轴向力与扭矩。通过多组工艺参数的仿真与实验,表明该切削力模型能够比较精确地测出微钻削过程中的钻削力。