钛合金切削过程进给量对疲劳寿命的影响规律研究

为研究进给量在钛合金切削加工中对疲劳寿命的影响规律,通过改变进给量对钛合金(Ti-6Al-4V)疲劳试样进行单因素车削加工,观察不同进给量下已加工表面的形貌特性,并对在不同进给量下加工的试样进行高周疲劳试验,分析疲劳断口破坏特性,研究进给量对高周疲劳寿命的影响规律。结果表明:当进给量增加时,钛合金表面加工质量降低,疲劳裂纹源增多并由次表面向加工表面转移,随着进给量增大,有效应力集中系数K增大,疲劳寿命降低。

钛合金切削过程氧化膜特性研究

高速切削钛合金时,在加工表面会产生氧化膜,对钛合金的力学性能造成影响。对钛合金Ti-6Al-4V进行单因素车削试验,研究切削表面变形特性并对氧化膜表面进行物相分析。结果表明:切削表面会产生严重塑性变形,变形层的厚度随着进给量的增大而增大,切削表面发生氧化反应,形成氧化膜,表面呈现不同的颜色,其成分主要为Al_(2)O_(3)、锐钛矿型TiO_(2)和金红石型TiO_(2)。

纯钛切削过程氧化膜特性研究

切削纯钛时加工表面产生的氧化膜会影响其物理性质。为探究纯钛在切削过程中的氧化膜特性,对纯钛进行单因素切削试验,观察氧化膜的形貌特征,检测其物相组成,并基于密度泛函理论的第一性原理分析氧化膜的形成机理。研究结果表明:切削表面生成一层氧化膜,其主要由TiO2构成,随着进给量增加,TiO2的含量逐渐增多;氧化膜表面凸凹不平,波形图上相邻波峰和波谷之间的距离及高度差均随着进给量的增加而增大;切削表面产生严重塑性变形,塑性变形厚度随进给量增加而增大;纯钛发生高温氧化时,氧原子被钛原子吸附至加工表面,并与钛原子间发生电荷转移生成O—Ti共价键,其与钛原子的结合能力由表及里逐渐减弱。

织构刀具凹坑直径对刀-屑摩擦特性的影响

通过TC4钛合金切削试验研究织构刀具的凹坑直径对刀-屑摩擦特性的影响。首先根据蜣螂体表实际凹坑尺寸设计出不同凹坑直径的织构刀具,然后采用切削试验测量非织构刀具与不同凹坑直径的织构刀具在不同进给量下的表面粗糙度和切削力及其各向分力,分析刀-屑摩擦系数、工件表面粗糙度与凹坑直径之间的关系。研究结果表明:织构刀具的刀-屑摩擦系数随着凹坑直径的增大而减小,凹坑直径为50μm、70μm时其摩擦系数高于非织构刀具,凹坑直径为100μm时其摩擦系数低于非织构刀具;工件表面粗糙度总体上随织构刀具凹坑直径的增大而增大,凹坑直径为50~100μm时,采用织构刀具加工可有效改善工件表面质量。

切削速度对锯齿形切屑形成的影响规律

为研究TC4切削加工过程中切削速度对锯齿形切屑破坏程度的影响,对TC4进行单因素切削试验,分析TC4的动态行为,并进行有限元仿真,进一步探究锯齿形切屑影响因素以及切屑与切削速度之间的联系。结果表明:在TC4切削过程中,随着切削速度的提高,切屑的锯齿状越来越明显;通过数值计算得出,TC4的能量势垒随着切削速度增大而降低,而绝热剪切带内部应力、应变随着切削速度提高而增大,切削速度越高越容易形成锯齿形切屑。