Ti6Al4V零件铣削加工表面等效残余应力与作用深度的测量及其有限元分析

金属零件在切削加工后,其被加工表面会形成一残余应力层,其所引起零件的变形是影响精密弱刚性零件精度的重要的因素。为了预测Ti6Al4V零件因铣削加工表面残余应力而引起的变形,本文介绍一种测量表面等效残余应力及其作用深度的方法而达到此目的。通过对被加工面的对面进行两次腐蚀去除材料的操作使得零件的厚度和中性层的位置发生变化,测量此过程中零件挠度和表面应变的变化,进而计算得铣削加工引起的零件表面等效残余应力及其作用深度值。通过有限元分析验证该方法得到的结果,发现有限元计算得到的零件挠度和应变的变化与实际测量值非常吻合,因此可以断定该方法得到的结果是正确的,其可以正确评估铣削加工引起的表面残余应力性质和大小并能准确预测零件铣削加工后因表面残余应力而引起的工件的变形量,从而可以预测零件是否满足精度要求。     

薄壁Ti6Al4V管件采用不同车削参数加工引起的表面残余应力的测量（英文）

同时考虑测量精度、测量可行性以及节约材料诸多方面的问题,运用有限元验证的方法确定零件合适的长度。同时运用精度较高的基于有限元分析的修正方法结合X射线法测量Ti6Al4V管件车削加工引起的表面残余应力,分析不同切削参数以及退火处理对表面残余应力的影响。结果显示:切削速度、进给量以及切削深度在指定范围内增大时会导致表面切削和进给方向的压应力增大,退火处理会使得表面2个方向的残余应力减小将近85%。     

结构陶瓷磨削表面的残余应力

本文应用Ｘ射线衍射法就几种常用结构陶瓷磨削表面残余应力的形成机理，状态特征与磨削用量的关系进行实验研究。结果表明：磨削表面的残余应力由毛坯表面层原始应力σ０和磨削残余应力Δσ两部分组成。σ０受陶瓷材料、毛坯形状及烧结工艺的影响有较大的变化，Δσ的大小及拉压特性取决于陶瓷的磨削过程特征和磨削温度。     

无损测量铝合金表面残余应力

利用无损X射线衍射技术,测试了经不同表面处理后7075铝合金试样表面残余应力.并将该无损方法的可靠性与精确性优势与中心钻孔法做了比较.结果表明,在测量浅层应力中传统的机械测试方法不适用甚至不可行,而X射线法具有更好的灵活性与精确性.     

对残余应力的评价

1前言很早以来人们优知道，焊接残余应力会影响到构件的强度，而作为非破坏测定残余应力的方法，X射线衍射法是最普j既使用的可信赖的方法。但是，对这种X射线装置实现小型和轻量化以区于现场携带是不可能的，而且由一个人直接携带也是不可能的，因而对某一焊接件作周边测定就无法实现。近几年为适应这方面的要求，开发了探测应力的方法，并逐渐得到普及。2且是这方面也存在一些问题，由于对其使用方法没有基本的I解，使用时认为把握性不大的人居多。因此，这方面至今为止使用它的用户带有疑问，误解或不甚理解着居多。鉴于以上情况，根据…     

低温处理对SiCp／6061Al复合材料残余应力的影响

对时效状态及－６０℃和－１９６℃低温处理状态的Ｓｉｃ_ｐ／６０６１Ａｌ（ＳｉＣ体积分数为２０％）复合材料中的热残余应力进行了Ｘ射线应力测定及有限元分析．实验与计算结果均表明，随着低温处理温度的下降，复合材料基体相中的平均残余应力由拉应力逐渐变成了压应力，增强相中的平均残余应力由压应力逐渐变成了拉应力．但是，低温处理后材料内部仍然存在着应力梯度和应力集中，基体相中仍然存在着拉应力区．     

X射线衍射法在测量铝合金厚板表面残余应力中的应用

X射线应力测量法是广泛应用的无损应力测量方法,本试验研究了X射线衍射法测量铝合金厚板表面残余应力。对7075淬火铝合金厚板的表面残余应力进行测量,得到了7075淬火铝合金厚板表面残余应力的分布区间和一般规律,并对表面残余应力分布的边缘效应进行了探讨。     

基于快速面探测方法的碳化硅表面残余应力测量

陶瓷加工后表面残余应力的测量通常采用一维X射线衍射线探测法,该方法存在测量过程烦琐、效率低、成本高等问题,因此采用新型快速二维面探测X射线衍射残余应力测量方法,对碳化硅陶瓷表面的残余应力进行测量,实验中测量了3种不同品牌碳化硅工件的初始表面和抛光后表面的残余应力。结果表明:此新方法单次测量即可获得样品500点的衍射信息,特别适用于陶瓷材料的应力测量。同时还发现:对于被加工表面的残余压应力,抛光加工最高能够消除近80%的残余应力,但不能改变工件的残余应力分布。      

工程陶瓷磨削表面残余应力的测量新方法

磨削加工后工程陶瓷零件表面会产生残余应力。X射线衍射法是用来测量磨削加工后工程陶瓷中残余应力的可靠测量手段。传统的X射线衍射法称之为sin^2ψ法，通常只能测量工件表层的残余应力；本文介绍了一种残余应力测量新方法，该方法联合使用sin^2ψ法和掠入射X射线衍射法从而得到残余应力在试件中的深度分布。如果考虑X射线的折射，在一系列掠射角下采集到的X射线衍射花样的有效穿透深度和衍射角必须进行折射校正。最后，用这种方法得到的残余应力值是X射线照射的所有层的平均值。     

Study on the distribution of residual stresses in linear friction welds of Ti6Al4V

The linear friction welding process of Ti6Al4V was modeled and computed for obtaining the residual stresses.Temperature,stress and strain fields were simulated,based on which,the residual stresses were...     

工艺参数对薄壁简变薄旋压的表面残余应力的影响

针对Hastelloy C276大径厚比薄壁筒形件,建立三维弹塑性有限元模型,通过不同工艺参数(毛坯壁厚、减薄率、进给比)对其表面残余应力的影响进行分析,研究了筒形件变薄旋压残余应力的分布规律,提出了合理的旋压工艺参数范围,并通过旋压实验对仿真模型进行了实验验证.研究表明:壁厚越薄,残余应力的绝对值越大,变化幅度也越大;表面残余应力的绝对值随减薄率的增加而增加;随着进给比的增大,各向残余应力的变化情况都不相同,周向和轴向残余应力的绝对值随进给比的增加而增加,而径向残余应力相反.     

Residual stresses,microstructure and tensile properties in Ti–6Al–4V friction stir welds

Abstract

This paper reports the results of a systematic investigation of residual stresses as a function of welding speed in a set of Ti–6Al–4V friction stir welds. The investigation focuses on residual stress but links these data with microstructural information derived from micrographs and hardness measurements as well as mechanical testing results. Residual stresses were determined using energy dispersive synchrotron X-ray diffraction, which allows phase specific stresses to be distinguished. The data presented in this paper demonstrate that welds with high tensile properties can be obtained, which also have relatively low peak tensile residual stress values of ～30% of the tensile strength. The data also show a clear correlation between heat input and the width of the residual stress profile.     

QT600球墨铸铁激光淬火相变层残余应力测试研究

利用CO2激光器对QT600球墨铸铁进行了激光淬火处理试验,用X-350A型X射线应力仪测定QT600激光淬火后的表面及其断面残余应力规律,分析了QT600激光淬火后的残余应力形成机理。试验结果表明,在CO2激光工艺参数为输出功率P=800-1200W、光斑直径=3.5-4.0mm、扫描速度V=6-8mm/s的条件下,QT600激光淬火后的残余应力均为压应力,其值在-250MPa以上。在QT600材料表面及断面上测定了Ψ=0°4、5°和90°方向上的残余应力,其值的变化范围小,表明淬火后材料组织结构比较均匀,无明显织构,有利于提高材料的使用寿命。     

X-ray diffraction measurement of residual stress and crystal orientation in Au/NiCr/Ta films prepared by plating

Au/NiCr/Ta films were prepared by plating and then annealed at 400 °C in Ar gas for an hour. The Au diffraction peak positions including incidence angles 0°, 15°, 30°, and 45° were measured by a glancing incidence X-ray diffraction (GIXRD) method. Residual stresses were then calculated using the sin²ψ method. The results indicate that the residual stress in the as-deposited Au/NiCr/Ta films was about 50 MPa, but was decreased down to − 5 MPa in average after samples annealing. The XRD analysis on crystal orientation shows that only the diffraction peaks of Au were found. There are no alloying phases in the plating Au film, and the interlayer of NiCr and Ta is too thin to be detected by the conventional XRD. The XRD also revealed that the films are highly textured with Au-(111) or a mixture of Au-(111) and Au-(200) orientation, and the (111)/(200) intensity ratio decreases after samples annealed.     

TI-6Al-4V钛合金电子束焊接有限元分析

采用有限元方法模拟分析了厚6 mm的Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接过程,计算研究了瞬态温度场的分布特点、规律及特征点的温度变化历程,在准确计算焊接温度场的基础上通过热-应力顺序耦合,模拟计算了Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接头的应力场的分布特征.结果表明:模拟计算的焊缝形貌与实际焊接试验所得基本吻合,焊接温度场整...     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

基于XRD的薄膜界面结合强度试验研究

利用X射线衍射技术（XRD）分析了薄膜结合界面应力及其变化规律，通过对薄膜界面结合状态的检测，建立了X衍射法测量薄膜界面结合强度的原理、方法与过程。其检测界面结合强度方法可对薄膜试样进行非接触检测，适用于晶体或多晶体薄膜的界面结合强度测量，是一种研究无损检测薄膜结合强度的试验新方法。     

Thermal relaxation of residual stress in laser shock peened Ti–6Al–4V alloy

Laser shock peening (LSP) induced residual stresses in Ti–6Al–4V, and their thermal relaxation due to short-term exposure at elevated temperatures are investigated by an integrated modeling/simulation and experimental approach. A rate and temperature-dependent plasticity model in the form of Johnson–Cook (JC) has been employed to represent the nonlinear constitutive behavior under both LSP and thermal loads. By comparing the simulation results with experimental data, model parameters for Ti–6Al–4V are first calibrated and subsequently applied in analyzing the thermal stability of the residual stress in LSP-treated Ti–6Al–4V. The analysis shows that the magnitude of stress relaxation increases with the increase of applied temperature due to material softening. Most of stress relaxation occurs before 10 min to 20 min exposure in this study, and stress distribution becomes more uniform after thermal exposure. An analytical model based on the Zener–Wert–Avrami formula is then developed based on the simulation results. The activation enthalpy of the relaxation process for laser shock peened Ti–6Al–4V is determined to be in the range of 0.71 eV to 1.37 eV.