钻头参数对钛合金薄壁件钻削力的影响

用Abaqus有限元仿真软件对钛合金薄壁件钻削进行分析,研究钻头刃型、几何参数对钻削轴向力和扭矩的影响。结果表明:在钻削钛合金薄壁件时,随钻头螺旋角增大,轴向力和扭矩先降后升;随顶角增大,轴向力和扭矩均上升;不同结构参数的钻头钻削钛合金薄壁件,R846刃型钻头和标准麻花钻钻削轴向力峰值均超前于扭矩峰值,其中R846刃型钻头更明显,R846刃型钻头的轴向力在峰值附近具有较宽的高值区域;R846刃型钻头钻削时轴向力扭矩都小于标准麻花钻的钻削,达到峰值的时间也超前于标准麻花钻。     

钻削TC4钛合金薄壁件时钻削力的仿真研究

为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。     

钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削研究

针对航空领域中钛合金薄壁件在铣削过程中存在切削力大、加工精度低等问题,提出了超声椭圆振动铣削方法进行钛合金薄壁件的加工。超声椭圆振动铣削时,刀尖的特殊运动轨迹使刀尖具有高线速度特性和高频断续切削特性,平均切削力大为降低,从而增强了铣刀的切削能力,提高了切削加工精度。利用自制的超声铣削刀柄系统,对钛合金试件进行铣削实验,结果表明与普通铣削相比,超声椭圆振动铣削的切削力可降低达50%,零件的形位精度得到了显著提高。     

冷却方式对高强Q460钢的力学性能影响

为研究冷却方式对高强Q460钢力学性能的影响,用自然冷却和控制冷却方法进行试验。控制冷却用自动控温电炉加热高强Q460钢,用SANS微机控制电子万能试验机测试力学性能。分析不同冷却方法、不同厚度高强Q460钢的应力-应变、屈服强度、抗拉强度、伸长率等。对控制冷却下高强Q460钢的铁素体晶粒、强度、韧度进行分析。结果表明:控制冷却样本强化程度高于自然冷却样本;在不同冷却速度下,随温度升高,自然冷却的屈服强度变化趋势大致相同;控制冷却样本随冷却速度加快,铁素体晶粒逐渐细化,抗拉强度和屈服强度升高,伸长率下降。     

火工品薄壁件的激光焊接

通过研究厚度为0.25mm的火工品密封片的激光焊接工艺,以及分析激光焊接的影响因素,确定了主要工艺参数,焊接后产品的外观和密封性能符合设计要求.研究表明激光焊接技术在火工品生产中值得推广应用.     

薄壁筒形件外形量规的电算化设计

针对薄壁筒形件外形量规设计中存在的尺寸相互关联、数据量大、计算繁琐且经常反复等问题,提出一种基于电子表格(Excel)将大量繁琐的数据进行模块化计算的方法。分析了外形量规的种类和设计特点,从设计计算的角度,通过特点分析和试验总结将外形量规设计数据模块化,并以某产品的电算化设计计算进行实例研究。研究结果证明：用 Excel 将大量繁琐的数据进行模块化计算,整个计算过程迅速准确,调整方便快捷,极大地提高了效率,更好地保证了设计质量。     

碳纤维/环氧树脂复合材料钻削温度场建模与试验

碳纤维/ 环氧树脂(C/ E)复合材料具有轻质、高模量、高比强度等优良特性在航空航天等领域有广泛的应用,但由于其各向异性、层间强度低、导热系数小和树脂对温度敏感等特点,导致钻孔加工中热量很容易聚集,形成很高的温度梯度,极易产生分层、毛刺等缺陷。以C/ E 复合材料钻孔过程中温度场的分布及变化为研究对象,依据传热学的基本原理,采用有限差分法(FDM),建立了C/ E 复合材料钻削温度场模型,探讨切削温度沿纤维方向的分布规律。采用硬质合金钻头开展C/ E 复合材料钻孔测温试验,采用预埋热电偶方法测量纤维方向不同处的温升,采用红外测温的方法测量出口处温度场分布。通过对试验结果和模型仿真结果对比分析可知:温度场仿真模型有较高的准确性,出口处温度场分布呈椭圆形,平行纤维方向时温升较高。     

阶梯钻钻削碳纤维复合材料/钛合金叠层板的实验研究

采用自行研制的阶梯钻对碳纤维复合材料/钛合金叠层板进行钻削实验,并与普通麻花钻进行对比。分析钻削力和钛合金切屑形态对孔质量的影响,研究不同加工参数下的钻削力、孔径及孔出入口质量情况。结果表明:钛合金层钻削力随主轴转速的增大而减小,随进给量的增大而增大;相比普通麻花钻,阶梯钻产生的钻削力更小,钛合金切屑排出顺畅,钛合金层和碳纤维复合材料层孔径值更接近于钻头直径,钛合金层和碳纤维复合材料层孔出入口质量更好。     

焊道间隔冷却时间对Inconel 625温度场的影响

针对热丝脉冲TIG(HPTIG)堆焊Inconel 625合金,基于Abaqus软件平台、Fortran和Python语言开发程序,实现移动热源加载和焊缝单元逐次有序填充,建立温度场有限元模型,通过仿真验证模型的准确性。着重探讨焊道间冷却时间对焊缝温度梯度、冷却速率的影响规律。结果表明:当焊道间冷却时间较短时,随焊道数量增多,热累积效应逐渐显著,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐降低;随焊道间冷却时间增加,热输入量和散失量趋于动态平衡,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐趋于一致。     

GH4169高温合金材料薄壁件模态分析

利用ABAQUS对GH4169高温合金薄壁板的固有频率和振型进行仿真分析,研究试件厚度、高度以及不同约束条件对振动特性的影响。结果表明:同一阶模态时,固有频率随高度的增加而下降,随厚度的增加而上升;相较于薄壁件高度的影响,薄壁板的厚度对固有频率的影响更大;在不同的约束条件下对同一阶模态,四边约束固有频率最高,单边约束固有频率最低;约束条件对试件的振型影响很大。研究结果有利于GH4169高温合金材料的切削加工用量选择。     

钛合金压气机强度及其内流场分析与试验研究

为探究高强钛合金叶片在高速旋转下的强度及压气机内部的气体流动状态,用ANSYS workbench有限元仿真分析模块仿真与试验相结合的方法,对高强钛合金叶片在不同转速工况下进行强度仿真分析;对压气机转动区进行流道提取,探究在60078 r/min下的内部压力场、温度场及速度场的分布情况;用matlab数值优化方法对叶轮结构进行优化.结果表明:高强钛合金满足在恶劣条件下的工作要求,且叶轮流动区域在高速旋转时,叶轮边缘的静压最大,气体流动速度最大;在既考虑离心力又考虑气动力的综合作用力下对高强钛合金叶轮的影响较大,变形量达0.32 mm,高强钛合金叶轮的最大等效应力为712 MPa;用matlab优化后的结构流力损失减小明显,比优化前下降32.8％.     

新型钛合金炮口温度退变三维数值模拟仿真

为研究新型钛合金炮口在不同射击条件下的温度退变特点及热传导性能,提出其炮口温度退变的三维数值模拟仿真。设立炮口的温度退变初始条件,采用四阶龙格-库塔算法,获取两个不同时段火药燃气的温度分布规律,结合牛顿冷却公式,建立温度退变方程,用有限差分法求解内壁与边界的差分方程。结果表明:首发射击时,炮口膛壁温度极速上升后缓慢退变,连续射击时,炮口内壁温度均呈迅速上升再迅速退变的周期性升降,当发射数量增大时,距内壁较远点温度变化不明显,较近点与内壁温度变化相同,均在温度上升后快速退变,且导热系数较高,导热效率更快,热传导性能较好。     

基于预置压片的高温合金激光熔覆温度场仿真

针对激光熔覆的特点,利用APDL参数化设计语言建立合理的三维瞬态温度场数值模型,综合考虑热源模型、相变潜热、材料属性变化、动态边界条件和动态接触热阻等。在镍基高温合金表面激光熔覆NiCoCrAl-Y2O3粉末片,计算结果与实验结果对比表明,该模型激光熔覆瞬态温度场的数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,验证该模型的可靠性和正确性。     

Ti65钛合金板材高温力学性能及影响因素

拉伸测试钛合金Ti65在740～840℃、0.001 2～0.002 4 s^-1下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明：温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰值应力越高。740℃时峰值应力为381.1 MPa,应变率为0.002 4 s^-1时峰值应力为244.9 MPa。高温和低应变率位错强化作用较小,降低变形抗力,促进软化。高温下断裂主要由微孔聚集引起,温度越高等轴韧窝数量越多,利于塑性的提高。     

镁合金激光-MIG复合焊温度场数值模拟

采用MSC.Marc有限元软件对镁合金激光-MIG复合焊的温度场进行数值模拟计算,并与实验结果对比,研究表明:数值计算获得的焊缝截面形状和尺寸与实验结果相比,一致性达到94%以上;母材上3点的计算温度与实测值偏差在8%以内;由于上表面温度向下表面传导,使下表面焊缝从凝固温度冷却到300℃比上表面焊缝所需时间长约50%。     

热钢圆盘喷水冷却过程的温度场测量与模拟

为了得到喷水淬火工艺参数与工件冷却速度的相互关系,对45钢圆盘试样分别在自然冷却和喷水冷却过程的温度场进行了实测与有限元模拟。在试验中用热电偶和红外测温仪测得试样在两种条件下的冷却曲线,用有限元软件DEFORM进行模拟,通过调整热流密度值,获得热流密度(HF)随表面温度的变化关系;并对所得数据进行拟合,得到热流密度与工件表面温度的函数关系式。该关系式可用来求解热流密度,进而用有限元软件获得试样的温度场的模拟计算值。结果表明,模拟值与实测结果吻合的较好。     

Mn对低合金钢连续冷却相变规律的影响及强化机制

通过热模拟试验、热轧试验,结合金相分析等研究不同Mn含量低合金钢的连续冷却相变规律,探讨Mn对低合金钢组织性能及强化机制的影响。结果表明:Mn能降低钢的相变开始温度(A_(r3))和相变结束温度(A_f),降低形成贝氏体的临界冷速,Mn的质量分数每增加0.1%,可使Ar3降低8.6℃,Af降低13.3℃;随Mn含量的升高,试验钢中的铁素体晶粒尺寸逐渐减小、珠光体含量增多、试验钢的强韧性提高、,塑性稍有降低;Mn的质量分数达到1.60%时,在4℃/s低冷速下即出现大量的贝氏体组织,塑韧性均有大幅降低。细晶强化和固溶强化是试验钢的主要强化方式,其中细晶强化效果大于固溶强化效果。Mn的质量分数为0.1%时引起的屈服强度增量约为10 MPa,其中细晶强化分量约为6 MPa,固溶强化分量约为4 MPa,引起的抗拉强度增量约为13 MPa。     

TIG增材成形5356铝合金温度场数值模拟分析

用Abaqus软件结合单元生死法,建立钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)增材成形5356铝合金有限元模型,探讨层间冷却时间、增材方向及预热对温度场的影响规律,并通过实测温度验证仿真结果。结果表明:随层间冷却时间递增,第1层表面中点温度循环曲线的峰值与谷值下降;随层数增加,峰值温度先快速下降,后缓慢下降;谷值温度先快速增加,后缓慢增加。往复式增材成形可有效改善同向增材在熄弧端因热量积累导致的成形缺陷,有利于提升表面平整度。在合理温度范围内的基板预热可使温度分布更均匀。     

磁场频率对AZ91镁合金TIG焊的影响

外加纵向交流磁场,改变不同磁场频率,对AZ91镁板进行TIG焊。通过对接头力学特性和微观组织分析,研究磁场频率对AZ91焊接接头组织和性能的影响规律,并对磁场频率作用机理进行研究。结果表明:焊接时外加纵向交流磁场频率为20 Hz,焊缝区晶粒变得细小,焊缝中析出的β-Mg17Al12连续的网状分布态被打碎,焊缝及热影响区强度、硬度、塑性得到提高;但当磁场频率过大,焊缝组织变得粗大、力学特性下降。