不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。     

原始组织对6063型材弯曲后表面质量的影响

为探究原始组织及挤压速度对挤压型材弯曲后表面质量的影响,以不同合金成分的6063铝合金为试验材料。借助金相显微镜及粗糙度仪等设备对合金组织和表面粗糙度进行表征。结果表明：Ti、Mn、Cr等合金元素可形成金属间化合物并作为晶粒形核核心,有利于细化铸态晶粒。Ti、Mn、Cr等合金元素形成的金属间化合物可钉扎位错及亚晶界,有效抑制挤压后再结晶现象。表面粗糙度与微观组织密切相关,合金晶粒越细,晶粒间变形协调能力越强,金属变形越均匀,经弯曲后型材表面粗糙度值越低。挤压速度越快,挤压后型材粗晶层厚度和表层晶粒尺寸越大,经弯曲后表面粗糙度值越大。     

表面机械研磨铝锂合金微观结构及性能变化

利用机械研磨技术能够在铝合金表面制备出具有纳米晶体结构特征的表面层.利用金相显微镜、X-射线衍射仪及透射电子显微镜分析研究了表面纳米层的微观组织结构特征,分析纳米化行为及其对硬度的影响.结果表明,经机械研磨处理可使样品表层晶粒细化至纳米级,表面纳米化的程度与塑性变形量有关;其中强烈塑性变形主要发生在表面到距表层100 μm深度范围内,在横截面上沿深度方向的晶粒细化程度逐渐减小.与基材相比,表层硬度明显增加.随距表面距离的增加,硬度增加程度越来越小,最终趋于稳定.     

多珠滚压器的设计

根据金属的变形理论,工件表面在外力作用下,被滚压金属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移,当外力达到一定数值时,被加工表面金属除产生弹性变形外还有塑性变形。由于塑性变形,不仅零件被加工表面的形状发生变化,而且其组织结构也发生变化,使金属被滚压层的组织变得紧密,晶粒变细。同时金属表面层内产生较大的压缩应力,使金属表层得到强化,提高了硬度,熨平了微观不平度(见图1)。降低了零件的表面粗糙度值,增强了零件的耐磨耐腐蚀性能,延长了零件的使用寿命。     

粗加工切削参数对钛合金多工步加工过程的影响

在传统单工步切削加工的基础上,研究多工步粗加工切削参数变化对精加工的影响。通过正交试验设计高速车削加工,固定精加工切削参数,分析粗加工切削参数变化对精加工切削力、表面粗糙度、表面残余应力以及表面变质层的影响。结果表明,粗加工切削速度对精加工切削力和表面粗糙度影响最大,进给量对残余应力影响最大,进给量和切削深度对变质层的影响都很大。这是由于多工步加工时,粗加工加工硬化和软化使表层力学性能发生变化,继而对精加工产生影响。通过研究粗加工切削参数变化对钛合金多工步切削加工的影响,进一步优化多工步切削加工参数,提高表面质量。     

H13钢硬态铣削表面变质层研究

硬态切削中表面变质层对工件的物理力学性能和服役性能有重要影响。针对表面变质层厚度与晶粒细化程度问题,进行了H13钢硬态铣削正交试验,分析了变质层厚度与加工表面层微观组织演变的关系;建立了表面变质层厚度S关于切削速度v、径向切削深度a_e、每齿进给量f_z的预测模型。结果表明:变质层厚度越大,加工表面晶粒细化程度越高;白层的产生会弱化晶粒细化程度;回归模型可以较为准确地预测加工表面变质层厚度。     

基于HP滤波法的数控铣削加工误差波动特征分析

数控铣削加工是现代加工技术的重要手段和方法,研究其加工误差的波动规律和特征,有利于提高数控加工的精度和质量。现以表面粗糙度为例,采用HP滤波法对数控铣削加工误差的波动特征进行分析,结果表明,表面粗糙度随进给速度、每齿进给量的增加而增加,随主轴转速的增加而减小;表面粗糙度随进给速度、每齿进给量和主轴转速的变化而产生波动性,其波动程度受主轴转速的影响较大,受每齿进给量的影响较小;在主轴转速为620 r/min时表面粗糙度波动性随进给速度的增加而呈现出稳定性。     

滚压诱导纯铜表面梯度纳米结构磨损行为研究

使用自主设计的高效平面滚压刀具对纯铜进行表面制造,利用塑性变形诱导在纯铜表面制备梯度纳米结构;采用金相显微镜、透射电子显微镜等对梯度纳米结构进行表征,量化变形强化层厚度,考察晶粒尺寸分布;对梯度纳米结构的磨损行为进行研究,并解释了相关机理。结果表明,滚压诱导后表层纳米晶粒细化小于20 nm,并随深度逐渐增至基体晶粒尺寸,形成了十分明显的梯度结构,同时具有较为理想的表面粗糙度和截面硬度分布;干摩擦试验表明,低载时梯度纳米结构具有较好抗粘着能力,摩擦性能较好;高载时由于表层纳米结构强烈变形,微碎裂及随后的三体磨损反而降低了摩擦性能。     

铁氧体精密车削工艺试验研究

对铁氧体车削加工工艺进行正交试验研究,采用自主研发的精密机床,变量设置有主轴转速、进给量、背吃刀量三个因素,每个因素各有三个水平。试验发现:进给量对粗糙度影响最大,进给量越大,粗糙度值越高;主轴转速越高,粗糙度值越低;背吃刀量对粗糙度的影响为阶段性,先降低后增加。     

高速铣削过程中表面粗糙度变化规律的试验研究

在高速铣削试验的基础上 ,研究分析切削速度与进给量对加工表面粗糙度的影响。试验数据表明 ,切削速度的提高有利于改善加工表面粗糙度 ,当切削速度超过某一范围后 ,随切削速度的进一步提高 ,加工表面粗糙度的降低并不明显 ,有时还会使表面粗糙度增加。根据试验结果 ,对具体工件材料与刀具材料匹配选择合理的切削速度与进给量范围 ,可以获得最小加工表面粗糙度值     

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。     

纵-扭复合振动超声深滚加工工艺试验

采用正交试验法对Q235钢端面进行了纵-扭复合振动超声深滚加工,探索了工艺参数对表面粗糙度和显微硬度的影响,并基于试验结果构建了表面粗糙度和显微硬度的预测模型。试验结果表明：经纵-扭复合振动超声深滚加工后,工件表面粗糙度值显著减小,而显微硬度有大幅提高;表面粗糙度值随静压力增大先增后减,随进给量的增大而急剧增大,而随滚压速度的增大变化不明显,且进给量对表面粗糙度的影响最显著;显微硬度随静压力的增大而提高,随进给量和滚压速度的增大有微小波动,且静压力对显微硬度的影响最显著;基于t-检验与相关系数计算结果发现,进给量与静压力的交互作用对表面粗糙度的影响最大,而静压力与滚压速度的交互作用对显微硬度的影响最大。基于正交试验结果和预测模型获得了最优工艺参数,两者的结果接近,表明预测模型可靠。     

切削条件对氢化锂零件表面粗糙度的影响

通过车削试验研究了不同切削参数对氢化锂材料加工表面粗糙度的影响趋势及其成因。结果表明:表面粗糙度随切削速度和圆周进给量的增加呈增大趋势,随切削深度的增加呈减小趋势;进给量是影响表面粗糙度的主要因素。     

加工参数及刀具结构对表面粗糙度的影响

经刀具切削后的工件表面质量应符合预定的加工要求,其中包括:表面粗糙度、表层硬质层度、表层残余应力、表层微裂纹和表层金相组织。主要介绍了加工表面粗糙度的形成,及优化表面粗糙度时加工参数与刀具结构的改进方向。     

ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变研究

轻质高强ZL109铝合金应用广泛，切削加工过程中易形成积屑瘤，导致加工表面粗糙度不受控。对ZL109铝合金切削加工表面粗糙度演变进行研究，通过改变背吃刀量和进给量，进行ZL109铝合金棒材切削加工，分析表面粗糙度的演变规律，并分析切削温度、表面微观形貌、切屑形态、刀刃损伤对切削表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，加工表面粗糙度值随背吃刀量和进给量的增大而增大，且背吃刀量对表面粗糙度的影响较大。当进给量为0.25～0.5 mm/r,背吃刀量为0.25 mm时，加工表面粗糙度值最小，表面完整性最好，并且刀刃损伤程度最轻。     

基于X射线衍射线形分析的铝合金切削表层晶体特征研究

为深入研究高速高效加工条件下材料表层晶体特征形成机理,提高铝合金构件服役性能,同时解决传统观察法较难得出晶粒尺寸与位错密度统计学规律的问题,立足微观,以铝合金7050-T7451为研究对象,将材料学与物理学中基于X射线衍射线形分析的Modified Warren-Averbach和Modified Williamson-Hall方法引入切削加工表层微观组织分析中,实现了不同切削速度下切削表层微观组织结构的定量研究。研究表明,高速切削条件下已加工表面以刃位错为主,得出了位错密度值（高达1015m-2以上）与位错密度变化规律,并从塑性变形及能量角度解释了其形成机理;拟合出了晶粒尺寸分布曲线,并通过分布函数分析了已加工表面晶粒分布均匀性;当切削速度高于4500m/min时可以得到位错密度相对较低、晶体尺寸较均匀的已加工表面。     

密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验研究

利用单因素试验方法进行了密齿硬质合金涂层刀具铣削TC4钛合金试验,研究每齿进给量和切削速度对切削力、切削温度、加工表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明:切削方向分力F_x、刀轴方向分力F_z随每齿进给量的增大而增大,进给方向分力F_y随每齿进给量的增加变化不大;切削速度小于75m/min时切削力随切削速度的增加下降较为明显;切削速度超过75m/min时切削力变化不大;切削温度受每齿进给量影响较大,且影响程度随进给量的增加而逐渐减小;随着每齿进给量f_z的增大,加工表面粗糙度值先减小后增大;在每齿进给量高于0.04mm/z时,密齿铣刀铣削TC4钛合金得到的切屑为螺卷状,且随每齿进给量的增加,切屑的曲率半径减小,随切削速度的增大,螺卷状切屑的螺距减小。     

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。     

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。     

核电机组用铸钢GX4CrNi13-4车削加工表面质量研究

针对百万千瓦核电机组用铸钢GX4CrNi13-4材料进行车削试验,主要从表面粗糙度和加工变质层两方面分析其加工表面质量。采用正交试验方法,选取切削速度、进给量、切削深度和切削宽度,并考量了刀具刀尖圆弧半径和后刀面磨损等因素,以表面粗糙度(Ra和Rz值)为试验目标,研究了加工表面粗糙度的变化。在最优切削参数下Rz值可达0.792μm。最后,选取加工表面加工硬化、金相组织变化和残余应力特性三项指标研究了铸钢加工表面变质层的变化规律。