一种新型高低频复合振动装置的研究

针对金属材料疲劳断裂研究的现状以及实际应用中应力比r的变化情况,分析了应力比r对金属疲劳裂纹萌生和扩展的影响。运用Pro/E设计了一种新型高低频复合振动装置,对其空载运动状态下的动力学特性做了理论分析。建立了振动装置加载金属材料时的动力学模型,以加载7A09高强度铝合金为算例,运用ANSYS对模型进行谐波分析,得到了此种情况下的幅频特性曲线图,并由此获得了在该状态下最易发生疲劳断裂的变频区间。

高低频复合振动钻削CFRP/钛合金叠层结构试验

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)和钛合金叠层结构在传统钻削过程中切削温度高、加工质量差等问题,基于低频振动钻削和高频(超声)振动钻削的优势,提出了高低频复合振动钻削的加工方法。采用自主研制的高低频复合振动钻削装置,对CFRP/钛合金叠层结构进行了制孔试验,对比研究了普通钻削、超声钻削、低频振动钻削和高低频复合振动钻削4种方式下的切削力、钛合金切屑形貌、切削温度和CFRP孔加工质量。结果表明:4种加工方式中,高低频复合振动钻削的轴向力波动相对较大,切削温度显著降低,产生的钛合金切屑呈不连续扇形且整体尺寸最小,CFRP孔出入口及孔壁的损伤程度最低,显著提高了加工质量,为复合材料叠层结构一体化制孔加工提供了指导意义。

碳纤维复合材料/钛合金叠层结构高低频复合振动钻削试验

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/钛合金叠层结构基于其特殊的性能,被广泛用于航空航天等领域。由于CFRP与钛合金不仅材料性能差异巨大,且二者均属于难加工材料,导致了CFRP/钛合金叠层结构一体化制孔普遍存在刀具磨损严重、加工质量差等问题,严重制约了CFRP/钛合金叠层结构的应用。搭建了高低频复合振动钻孔实验平台,在钻削轴向力、钛合金断屑、钻削温度、CFRP孔出入口质量和CFRP孔壁形貌等方面,对普通钻削,超声振动钻削,低频振动钻削和高低频复合振动钻削四种钻孔方式进行对比分析。研究表明:超声振动有效降低了钻削轴向力,低频振动可达到良好的钛合金断屑效果,并最大程度的降低了钛合金的钻削温度,高低频复合振动钻削CFRP/钛合金叠层结构得到的孔CFRP入口撕裂最小,出口损伤最低,孔壁质量最好。