钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用JobnSOn—Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热一机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律。结果表明：已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力。表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小。各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小。     

钛合金切削加工表面残余应力有限元仿真

采用Johnson- Cook失效准则,建立了钛合金的二维正交切削热-机械应力耦合有限元仿真模型,分析计算了不同切削条件下已加工表面残余应力的分布规律.结果表明:已加工表面层残余应力为拉应力,沿着深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力.表面残余应力随着切削速度的增大而增大,在一定的前角变化范围内,随着刀具前角的增大,表面残余拉应力先增大后减小,而随着刀具后角的增大却减小.各加工参数对残余应力层的厚度影响都很小.     

GH4169镍基合金已加工表面残余应力的仿真分析

针对薄壁GH4169镍基高温合金切削加工后表面残余应力大导致表面质量差的问题,研究了切削参数和刀具几何角度对已加工表面残余应力大小及其沿深度方向变化分布的影响规律,通过最小二乘法对所得结果进行了数值分析,侧重筛选对残余应力影响较大的因素,进而采用正交实验法和极差分析法分析刀具前角、后角对已加工表面残余应力的影响规律.结果 表明,工件表面残余应力沿层深呈现典型的"勺型"分布.最大残余拉应力受刀具前角影响最大,且随前角的增大迅速增大,受刀具后角影响次之,随后角的增大增长缓慢;前角为-5°时,残余拉应力最小;刀具后角为0°时,残余拉应力最小.所得结果验证了基于最小二乘法的已加工表面残余应力分析结论.     

Al2O3基陶瓷刀具干切削淬硬钢H13时的加工表面质量研究

试验研究了不同速度下Al_2O_3/(W,Ti) C陶瓷刀具的磨损寿命以及不同后刀面磨损量时对应的切削温度,不同切削速度时刀具后刀面磨损量对表面粗糙度、表面残余应力以及加工硬化等表面完整性的影响规律及机制。结果表明:随着切削速度提高,工件已加工表面粗糙度减小;随着陶瓷刀具后刀面磨损量增加,表面粗糙度先减小后增大;已加工表面的残余压应力随切削速度增大而逐渐减小;表面残余应力随后刀面磨损量增大从残余压应力向残余拉应力转变;随着切削速度的提高,工件表面加工硬化逐渐降低;已加工表面显微硬度值和硬化层深度随后刀面磨损量增加而增大。     

高速铣削 Inconel718已加工表面残余应力的有限元分析

利用有限元法对镍基高温合金Inconel 718的高速正交铣削进行模拟仿真,获得切削力、切削温度和残余应力.结果表明在仿真切削速度100-3000m/min范围内,刀尖峰值温度随切削速度提高而增大,由于高温造成工件软化,从而使切削力随切削速度增大而减小;残余应力层深度在已加工表面O.5mm以下,最大表面残余应力为拉应力...     

42CrMo钢精车加工表面残余应力有限元仿真研究

基于ABAQUS软件建立了42CrMo锻钢活塞外圆精车加工的二维切削仿真模型,采用单因素法研究了切削参数对残余应力的影响规律.结果 表明:42CrMo钢精车加工过程中,热应力引起的残余拉应力起主导作用,已加工表面产生残余拉应力并沿深度方向迅速转变为压应力.残余应力层深度随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削速度对残余应力层深度影响不显著.表面残余拉应力随切削速度和进给量的增大而增大,背吃刀量对表面残余应力影响不显著.最大残余拉应力出现在工件已加工表面以下,表面残余应力、最大残余拉应力和最大残余压应力随切削参数的变化趋势与切削温度随切削参数的变化趋势基本一致.     

基于正交试验法的W-Fe-Ni合金车削表面粗糙度研究

运用正交试验法对W-Fe-Ni合金半球试件车削加工表面粗糙度进行了试验,并采用极差分析法分析了试验结果。结果表明,球形零件的加工表面粗糙度随进给量、切削深度的增大而增大,随切削速度的增大而减小,其中进给量是最主要的影响因素,其次为切削深度,切削速度的影响很小。     

W-Fe-Ni合金车削残余应力正交试验研究

采用极差分析法分析基于正交试验的W-Fe-Ni合金车削试验结果。结果表明:加工表面切向残余应力为拉应力,其主要影响因素是切削深度;轴向残余应力为压应力,其主要影响因素是进给量。并讨论了获得较小车削表面残余应力的合理切削条件。     

车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响研究

研究车削参数对GH4079高温合金表面特征的影响规律,为车削加工GH4079高温合金选择合理的加工参数提供实验基础依据。采用车削速度为280~560m/min,切削深度为0.5~1.0mm,进给量为0.035~0.088mm/r的车削参数对GH4079高温合金进行车削加工,并用CALISUM表面粗糙度仪、显微硬度仪及X射线应力衍射仪对GH4079高温合金车削表面特征(表面粗糙度、表面显微硬度及表面残余应力)进行测定。GH4079高温合金车削表面粗糙度值在Ra502~Ra1 121nm范围内变化,表面显微硬度值在570.2~677.3HV范围内波动,进给方向残余应力σr(X)呈压应力状态,而垂直于进给方向残余应力σr(Y)呈拉应力状态。研究结果表明:表面粗糙度和表面显微硬度对切削速度的变化最为敏感,表面残余应力对切削深度的变化最敏感;表面粗糙度和表面显微硬度均随切削速度的增加而减小;表面残余压应力随切削深度的增大而增大,表面残余拉应力随切削深度的增大而减小。     

光学玻璃超精密切削加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能的数值模拟实验及校准,建立了光学玻璃的离散元模型和超精密切削加工的模型,并对其微切削过程进行了模拟;分析了在不同刀具前角、切削深度及切削速度加工条件下对加工后表面裂纹形成的影响。结果表明:加工表面的裂纹数目和裂纹最大深度随切削深度的增大而增大,而随刀具前角的增大而减小;加工表面的裂纹数目随切削速度的增大而减小,裂纹最大深度随切削速度的增大而增大。     

半球件车削残余应力的正交试验研究

运用正交试验方法对半球形零件进行切削试验,采用方差分析法分析试验结果。结果表明,半球件车削加工后,球顶处于强烈的压应力状态,球面上切向残余应力表现为拉应力,轴向残余应力表现为压应力;切削参数对加工表面残余应力影响的显著性顺序为进给量、切削深度和切削速度。在本试验参数范围内选取切削参数时,切削速度、进给量取中值有利,切削深度取小值有利。     

基于Abaqus的二维切削仿真分析

本文借助Abaqus软件,模拟了普通钢板的二维切削,通过设计三因素三水平正交试验,并结合极差分析法,得出结论：对切削力影响程度最大的因素是切削深度,其次是切削速度,刀具前角的影响最小,且最佳的组合为1 m/s的切削速度,0.002 m的切削深度,15°的刀具前角。又分别以上述三个因素为变量,进行了单因素试验,得出结论：切削力随切削深度和切削速度的增大而逐渐增大,随刀具前角得增大先增大后减小,在刀具前角为10°时达到最大,为3.2×10⁶ N。     

PCD刀具精密切削纯铜材料表面粗糙度及加工残余应力研究

采用正交试验法,基于PCD刀具研究切削速度、进给量、刀具前角以及冷却润滑方式对加工残余应力、表面粗糙度等参数的影响规律.结果 表明,刀具前角增加,加工残余应力增加,表面粗糙度呈减小趋势;切削速度增加,加工残余应力与表面粗糙度先减小后增大;在干切、水冷以及微量润滑(MQL)三种方式中,采用MQL具有最小的加工残余应力和表...     

单晶硅加工裂纹的离散元仿真研究

通过力学性能数字试验模拟及校准,建立了单晶硅的离散元模型.基于该模型对单晶硅微加工过程进行了动态模拟,分析了不同切削速度、切削深度及刀具前角等对加工后表面裂纹情况及切屑形成的影响,结果表明:加工后表面裂纹的数目及其最大深度均随刀具前角的增大而减小,而随切削速度及切削深度的增大而增大;切削速度越高,切削深度对加工表面的质量影响越大;随着刀具由正前角变为负前角,刀具前方特别是刀具下方的材料损伤程度逐渐增大,在前角变至0°之前,刀具下方的材料损伤程度基本上保持不变,而当前角变为-15°时,刀具下方的材料变形程度显著增大.     

切削用量对钛合金已加工表面残余应力的影响

为了得到切削用量对钛合金加工表面残余应力的影响,本文根据金属切削有限元分析相关理论,建立了三维斜角切削有限元模型,对钛合金Ti6Al4V的铣削加工进行了模拟分析,得到了切削速度和切削深度对工件加工表面残余应力的影响。由模拟结果得出:残余应力随切削速度的增大而逐渐增加,切削速度对加工表面残余应力的影响较大,同时随着切削速度的改变,表面残余应力层的厚度有上升趋势;残余应力在已加工表面外表面表现为拉应力,沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力;切削深度对残余应力及残余应力层的影响都较小。     

7050铝合金切削参数对表面残余应力影响的仿真分析

运用有限元软件AdvantEdge对7050铝合金材料进行了切削加工仿真模拟,采用单一变量法得到了工件表面残余应力与切削温度随切削参数改变而发生变化的规律。结果表明:工件表层为残余压应力,亚表层为残余拉应力,切削参数对最大残余应力所在深度影响较小,进给量对工件表面的残余应力影响最大,切削速度次之,背吃刀量最小,切削温度随着切削参数的改变也呈现出一定的规律。     

金刚石刀具低温硬车削轴承钢的表面残余应力研究

应用CVD金刚石刀具,在低温CO2冷却下,进行GCr15轴承钢的低温硬车削试验,分析GCr15轴承钢加工表面残余应力的分布规律,探讨切削速度、进给量以及切削深度等切削参数对表面残余应力的影响.结果表明:在试验参数范围内,GCr15轴承钢的加工表面残余应力均为残余压应力,随着切削速度和进给量的增大,周向和轴向最大残余应力...     

车削加工工业纯钛(TA2)表面粗糙度研究

对工业纯钛(TA2)进行车削加工正交切削试验,分析切削用量和表面粗糙度的关系。极差分析表明:切削用量中进给量对表面粗糙度影响最大,其次是切削速度,切削深度影响最小;表面粗糙度随着进给量的增加呈线性增大,随切削深度的增加而逐渐增大;加工TA2过程中,随着切削速度的增加,表面粗糙度值整体呈减小的趋势。由于切屑形态的变化造成切削过程不平稳,引起刀具振动,导致表面粗糙度值产生波动。     

EA4T车轴车削工艺参数与表面残余应力的关系

车轴表面的应力状态是决定车轴的使用寿命和机车运行可靠性的关键因素之一,工艺参数对车轴表面应力状态产生重要影响。通过EA4T车轴车削正交试验与单因素试验,研究了工艺参数各因素如切削速度、进给速度、切削深度等对表面残余应力影响规律,揭示了工艺参数与表面残余应力分布关系之间的内在机制,提出了可以反映拉应力和压应力状态的残余应力综合预测模型。研究结果表明:残余应力预测模型对残余应力的产生起到较好的预测效果,与试验结果基本吻合。工艺参数中进给速度对表面残余应力作用最为显著,随进给速度增加,表面残余应力显著增大;其次为切削深度,在一定范围内,随切削深度增加表面残余应力逐渐减小;切削速度对残余应力影响呈波动变化。     

钛合金TB6铣削表面残余应力研究

钛合金TB6铣削加工表面残余应力对其使用性能可产生较大影响。试验研究了铣削参数,干铣削、冷铣削,刀具磨损等对表面残余应力的影响规律以及残余应力深度分析。结果表明,铣削速度和进给量对残余压应力影响明显,铣削深度对残余压应力影响小;干铣削表面表现为残余拉应力,残余拉应力随速度增大而增大,冷铣削表面表现为残余压应力,残余压应力随速度增大而减小;刀具磨损量对表面残余应力会产生较大的影响,随着刀具磨损量的增加,残余压应力逐渐增大;冷铣削导致的残余应力深度为20～30μm,干铣削导致的残余应力深度为30～40μm,刀具磨损量VB=0.18mm时铣削导致的残余应力深度50μm,最大残余应力值均出现在表面或者表面以下10μm内,残余应力沿深度方向分布大致呈"勺"型。研究结果对钛合金TB6铣削加工表面残余应力控制具有实用价值。