TiN涂层残余应力对其界面结合强度的影响

用X射线衍射法测试了40Cr基体表面生成的TiN涂层结合界面残余应力,并利用划痕试验法测试了TiN涂层的结合强度,建立了残余应力与结合强度的定性关系。试验结果表明,TiN涂层残余应力对其结合强度有明显的影响,涂层残余应力越大,其结合强度越小,在涂层制备程中减小残余应力,有利于提高其结合强度。     

TiN涂层W18Cr4V高速钢插齿刀的使用总结

一年多来,我厂使用了哈尔滨第一工具厂生产的TiN涂层插齿刀、铣刀、滚刀等取得了显著的经济效益。本文对使用涂层插齿刀中的最佳切削用量的选择、被加工材料的硬度、刀具的磨损特牲、寿命的评价和刀具的修磨标准做了较详细的阐述。以典型的加工实例说明涂层插齿刀寿命可提高10倍左右,它特别适合于加工中硬齿面。     

TiN薄膜的残余应力调控及力学性能研究

残余应力是制约物理气相沉积（Physical vapor deposition,PVD）硬质薄膜厚度的关键因素。采用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了厚度从3.7 m到15.5 m的TiN薄膜,结合曲率法和有限元法研究残余应力及结合性能随膜厚的变化规律。结果表明,随着膜厚的增加,基片弯曲程度加剧,而薄膜平均残余应力降低;膜层内残余应力的整体水平决定了界面切应力大小,薄膜结合性能随界面切应力的增加而降低。增加基体偏压、降低工作气压均导致薄膜内部残余应力的升高。当残余压应力较高时,TiN薄膜具有细小、致密的柱状晶结构,并呈现（111）择优取向,薄膜硬度及断裂韧度较高,耐磨性能良好。研究结果提示我们,通过残余应力的调控可提高硬质薄膜的力学特性。     

涂层厚度对TiN涂层高速钢刀具耐用度的影响

文中用刨削和车削试验方法研究了涂层厚度对TiN涂层高速钢刀具耐用度的影响。试验表明在切削条件不变的情况下,涂层厚度对刀具耐用度有很大的影响。涂层厚度为2～3μm时,刀具耐用度最高。刀具耐用度随涂层厚度增加而增大。试验得出,TiN涂层的化学成份也影响刀具耐用度。涂层中游离钛含量低时,其抗磨损能力可提高4倍多。     

小孔法测量残余应力的应力—应变有限元分析

采用三维八节点等参元的有限元方法,计算试件表面钻一盲孔((?)1.5mm×2.0mm)后的应力—应变分布。结果表明,盲孔周围的应力分布特征与相同状态下通孔情况基本相似,只是由于盲孔底部的拘束和传力作用,使孔边的应力集中系数有所降低(约10%),孔边的应力释放量也比通孔小些。盲孔的最大应力集中系数为2.78,位于孔的中部。实验标定结果表明,当外加应力小于0.7σ_s 时,两者的应力—释放应变曲线基本相同;大于0.7σ_s 时,曲线有所分离,最大差别为30μ∈左右。     

残余应力应变释放系数的有限元分析

通过建立16Mn残余应力盲孔法有限元分析模型,模拟出孔边应力、应变的变化情况.揭示了残余应力引起的孔边应力、应变变化情况与应变释放系数A、B值之间的关系,并用孔边应力、应变的有限元运算结果计算出A、B值.通过应变计中点应变法、应变计中点应力法和平均应变法三种方法去标定和修正应变释放系数,通过对三种方法的比较表明,三种方法的计算结果与实验结果相符.且计算精度较高.证实了残余应力有限元模拟的准确性和A、B值标定和修正方法的多样性.     

TiN涂层精密复杂刀具切削特性的研究

本文研究了精密复杂高速钢刀具经TiN涂层后的切削特性、重磨后的特性和高速切削特性。实验证明,经TiN涂层处理的齿轮滚刀可提高切削寿命6倍以上,插齿刀可提高5倍以上,拉刀可拉削HRC25～36的难加工材料,光洁度可提高1级,TiN涂层后的滚刀、插齿刀经重磨开刃后,其切削寿命仍然比未涂层的新刀提高6倍以上,对于齿轮刀具、拉削刀具等刃磨前刃面的刀具,TiN涂层仍然保持刀具的高寿命。     

涂层刀具残余应力的分析与试验验证

用ANSYS分析涂层刀具主截面的残余应力，获得应力场分布与应力分布曲线。应用X射线应力测量法获得残余应力实际值，验证应力分布的正确性。涂层材料选择的是TiN，刀具材料选择的是高速钢和WC硬质合金。     

残余应力引起的铣削变形有限元分析

应用弹性力学理论推导出了二维连续铣削过程中工件内应力再分布及其引起变形的计算递推公式.解决了有限元建模、初始应力加载、变形评估等仿真关键技术,建立了残余应力引起铣削变形的二维有限元仿真模型.最后对实例进行了仿真计算,分析了残余应力引起的加工变形规律,并用解析法对仿真结果的进行了验证.     

切削加工残余应力的有限元分析

在切削加工中,为了提高已加工工件的表面质量,需要研究切削速度和进给量对已加工工件残余应力的影响规律。根据弹塑性有限元理论,利用有限元软件建立了切削模型,得到了不同切削速度和进给量下已加工工件的残余应力。结果表明,增大切削速度有利于增大深层压应力,同时也会增大表面拉应力;增大进给量有利于增大深层压应力,但对表面拉应力的影响无明显规律。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

功能梯度Al2O3涂层残余热应力分析

Al2O3/316L功能梯度材料是一种聚变反应堆第一壁的候选材料。为避免制备过程中因材料之间热物理性能差别产生的热应力过大造成材料的失效,须对梯度材料进行合理的热应力缓和设计。运用有限元软件,分析成分分布指数、梯度涂层厚度和梯度层数目等参数对Al2O3/316L功能梯度材料残余热应力的影响。分析结果表明：体积分布指数p=1.0时所受热应力最小,涂层承受压应力作用;梯度层数为9时热应力缓和效果最好;梯度层厚度不宜过大;将非功能梯度材料与优化后的功能梯度材料的残余热应力进行比,结果显示：功能梯度材料缓和热应力效果十分显著。最后利用等离子喷涂方法制备了梯度涂层测试涂层残余应力,并与有限元结果进行对比,以验证模拟的准确性。     

刀刃半径对不锈钢切削表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变有限元模型，采用更新的Lagrange方法模拟了奥氏体不锈钢AISI316L的正交切削过程；研究了刀刃圆弧半径对已加工表面残余应力的影响，发现随着半径的增大，残余拉应力和压应力的数值都增大，压应力层厚度也增大，但是拉应力层厚度不变。将模拟结果与实验结果进行对比，发现二者是吻合的，从而验证了有限元模拟的可用性。     

高速切削锯齿状切屑的有限元模拟

采用合理的断裂准则对高速硬切削条件下锯齿状切屑的形成进行了有限元模拟 ,并分析了切削过程中的应力场、应变场及温度场 ,探讨了锯齿状切屑的形成机理及影响因素。     

基于有限元的切削加工仿真及残余应力分析

基于热弹塑性有限元理论在DEFORM3D软件中建立正交切削加工有限元模型.建模过程中考虑了工件材料本构关系、局部网格自动重划分、刀屑摩擦、切屑分离等影响切削仿真的关键因素,分析了切削过程中工件等效应力的分布.对工件在不同切削速度下的残余应力进行分析和比较,得出两者之间的定性影响关系.     

高速铣削加工汽车覆盖件模具表面残余应力研究

汽车覆盖件模具的高速加工具有特征型面形状复杂、材料硬度大、结构尺寸大、表面精度要求高等特点,在高速切削加工过程中,属于难加工产品。残余应力的存在促使疲劳裂纹形成与扩展、促进腐蚀、促进模具的关键型面变形,因此汽车覆盖件尺寸的稳定性和加工质量与其密切相关。本文在数值模拟思想的指导下,利用有限元解法,研究了高速铣削加工表面的残余应力对加工变形的影响,给出了预测残余应力数值的解析模型,具有重要的理论及现实意义。     

风力发电增速器齿轮齿廓修形有限元分析

简要介绍了齿廓修形的原理,详细介绍了齿廓修形参数的表达方式和选择原则.建立了多齿有限元接触分析模型,给出了计算齿廓修形量的方法,考察了修形前后齿间载荷分配和接触线上载荷分布情况.     

球罐环焊缝接头残余应力的三维非线性有限元分析

建立了球罐环焊缝焊接温度场和焊接应力应变场三维移动热源有限元分析模型,考虑了材料的热物理性能和力学性能随温度而变化,应用单元生死技术模拟焊接填充过程,模拟计算出移动热源作用下的温度场,以及以温度场为基础的环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律:温度场结果表明,由于焊接的热输入和速度不同,以及热源加载体积不相等,每道焊接的最高温度均不相等。应力场的分析结果表明,在球罐内表面的焊缝及近缝区,呈现双向残余拉应力(经向和周向),而在外表面的对应区域,经向残余应力是压应力,周向残余应力为拉应力。     

基于有限元分析方法的高速电主轴温度场仿真

高速切削加工是先进制造技术的主要发展方向之一,高速电主轴作为高速加工机床的核心部件,由于其主电动机的散热条件较差,轴承温升比较高,由此引起的热变形会降低机床的加工精度。本文对高速电主轴的温度场进行了研究,建立了电主轴的有限元仿真系统。在对整个温度场的研究中,把内部空间域离散化为有限单元,对每个单元求解,可得出有限个热传导方程,对这些温度场求解得到了所需的温度场分布图。最终实现了对电主轴温度场的预测,并据此提出了改善其热态特性的措施。     

含多粗糙峰涂层等效应力的有限元分析

研究刚性平面与含粗糙峰涂层在二维与三维模型下的弹性接触问题,采用有限元法分析涂层弹性模量比、涂层厚度、粗糙峰间距、刚性平面压下深度对涂层粗糙峰表面、涂层/基体界面分布及基体等效应力分布的影响。计算结果表明压下深度对三维涂层粗糙峰表面最大应力的影响最大,涂层厚度、涂层/基体弹性模量比、粗糙峰间距的变化对应力值影响逐渐减小;增大涂层厚度、减小压下深度和粗糙峰间距、降低弹性模量比会使得三维接触模型最大等效应力值显著降低;增加涂层粗糙峰数和涂层厚度、同时降低涂层弹性模量有助于提高涂层/基体界面结合强度。相对于二维接触模型来说三维接触模型在粗糙峰表面的等效应力增大,造成这种变化的主要原因是由于涂层表面粗糙峰之间的等效应力叠加引起的。该研究为涂层粗糙峰及涂层/基体界面强度的应力分析提供依据。