铣削15-5PH不锈钢的切削力研究

为研究铣削加工15-5PH不锈钢时切削参数对切削力的影响规律,基于Deform-3D软件采用正交试验法进行铣削加工仿真,通过15-5PH不锈钢的铣削加工试验对比分析仿真和试验结果,验证了仿真模型的合理性。研究结果表明,影响铣削力的切削参数依次为:每齿进给量f z>径向切削深度a_(e)>轴向切削深度a_(p)>切削速度v_(c);最佳切削参数组合为v_(c)=100m/min,f z=0.02mm/z,a_(p)=1.5mm和a_(e)=0.4mm;切削速度逐步增大会导致切削力降低;增大每齿进给量会提高切削力;径向切削深度的增大会使切削力随之上升,但增长速率较低;切削力随轴向切削深度的增大而增大,增长速率较高。

影响15-5PH沉淀硬化不锈钢硬度的因素

炼制了两炉化学成分不同的15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢并制备了试样。对试样进行了1040℃保温90 min油冷的固溶处理及铣削、钻削、磨削试验和分别在400~620℃时效1.5、4、8和12 h。随后检测了试样的硬度和显微组织。结果表明:切削加工对15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢的硬度无明显影响;在450℃时效,随着时效时间延长至4 h,15-5PH钢的硬度提高,并达到了44~46 HRC的硬度要求;15-5PH钢的最佳时效工艺为450℃保温4 h。

加工工艺对高强度15-5PH钢力学性能与侵彻性能的影响

为获得加工工艺对高强度钢性能的影响,选取激光选区熔化(selective laser melting,SLM)和锻造工艺加工弹丸,通过镜像观测、准静态、SHPB和混凝土侵彻等研究手段,对比分析了三种SLM制造工艺以及锻造工艺对于15-5PH钢性能的影响.结果表明,SLM技术细化了15-5PH钢组织的晶粒,SLM成型的15-5PH钢力学性能有提升,其中SLM-B工艺的提升效果明显,SLM-B成型的15-5PH钢的准静态屈服强度相较于锻造工艺提升幅度达13.1%;其动态屈服强度相较于锻造工艺钢提高了9.0%;且SLM-B工艺对弹丸抗磨蚀性能最好.试验结果表明SLM工艺提高了15-5PH钢力学性能和抗磨蚀能力.

15-5PH不锈钢紧固件在高海水盐雾环境中的应用

C01型膜盘联轴器在工作过程时,长期处于高浓度的海水盐雾环境中,联轴器的紧固件材料不但要有较高的力学性能,而且应具有较强的耐海水盐雾腐蚀性能。通过点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电偶腐蚀等试验,测试了15-5PH(0Cr15Ni5Cu4Nb)不锈钢材料用于膜盘联轴器紧固件的可行性。结果表明:15-5PH不锈钢发生了明显的缝隙腐蚀和轻微的点蚀,但对应力腐蚀和疲劳腐蚀不敏感,且与TC4钛合金耦合后无电化学腐蚀。15-5PH不锈钢可以作为开放海洋环境中TC4钛合金膜盘的紧固件。但应注意避免缝隙腐蚀的发生。

EAF+VAR生产15-5PH不锈钢点状缺陷成因及改进

采用冶炼成本较低的EAF→VOD→LF+VD→浇注6 t电极棒→真空自耗重熔(VAR)的新工艺流程代替传统双真空冶炼工艺生产15-5PH不锈钢,使用扫描电镜、ASPEX等对其探伤点状缺陷进行检测,并分析其产生原因。结果表明,自耗电极中已存在铝酸钙及镁铝尖晶石非金属夹杂物,真空自耗重熔过程的不稳定,将锭冠和非金属漂浮物卷入熔池残留在自耗锭中,导致锻造成材后产生点状缺陷。通过工艺优化改进,VOD还原渣料由铝粒9 kg/t调整为硅铁8 kg/t、铝粒5 kg/t复合脱氧,精炼渣系成分由(质量分数)CaO为50%~55%、SiO_(2)为10%~15%、Al_(2)O_(3)为20%~25%调整为CaO为45%~50%、SiO_(2)为5%~10%、Al_(2)O_(3)为33%~38%,真空自耗重熔熔速由4.2 kg/min提高至6 kg/min、熔滴时间由0.23 s提高至0.27 s,自耗电极洁净度得到较大的提升,自耗重熔过程熔速控制稳定,熔池液面非金属漂浮物得以去除,成品材高低倍检验均满足标准要求,探伤合格率提高至98%以上。

15-5PH不锈钢表面类石墨碳基多层膜结构设计及摩擦学行为

针对马氏体沉淀硬化不锈钢15-5PH(0Cr15Ni5Cu4Nb)在海水环境中易腐蚀磨损的问题,采用直流磁控溅射的方法在15-5PH钢样片上制备调制周期分别为940、375和234nm的掺杂Cr的类石墨碳基多层膜(分别标记为Cr/GLC-S1、Cr/GLC-S2和Cr/GLC-S3),采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、MFT-5000多功能摩擦磨损试验机等仪器设备系统考察三种类石墨碳基多层薄膜的结构及摩擦学性能。研究结果表明:不同调制周期的类石墨多层膜表面均呈现“菜花状”形貌,随着调制周期的减小,“菜花状”颗粒逐渐减小,膜层变得致密;sp2键含量逐渐增大,石墨化程度加剧,机械性能更加优异。在干摩擦条件下,调制周期适中的Cr/GLC-S2薄膜具有良好的减摩耐磨性能,磨损形式以磨粒磨损为主,而调制周期较大的Cr/GLC-S1和调制周期较小的Cr/GLC-S3薄膜,在高载荷下均发生不同程度的脆性剥落,导致其摩擦学性能劣化。在人工海水环境中,Cr/GLC-S1和Cr/GLC-S2薄膜在中低载荷下的摩擦学性能较好,磨损形式仍以磨粒磨损为主,在高载荷下三种多层膜均发生不同程度的脆性剥落,特别是调制周期较小的Cr/GLC-S3薄膜已失效。针对不同的工况,设计合理的调制周期是提高GLC薄膜摩擦学性能的关键,结果可为类石墨碳基薄膜在海洋防护中的实际应用提供一定参考。

15-5PH不锈钢在580℃时效过程中的析出强化行为

对15-5PH不锈钢进行了1040℃×1 h水冷的固溶处理,随后于580℃时效不同时间。利用维氏硬度计、光学显微镜和原子探针层析技术(atom probe tomography,APT)研究了不锈钢时效过程中析出相演变规律及其对硬度的影响。结果表明:时效初期,15-5PH不锈钢的硬度迅速上升并在时效5 min后达到峰值411.0 HV0.5,随后快速下降。时效5 min的钢中富Cu相的数量密度大,强化作用明显,硬度达到峰值。随着时效时间的延长,富Cu相逐渐粗化,强化作用减弱,硬度迅速下降。时效过程中Nb(C,N)颗粒与富Cu相分布在相邻位置,且随着时效时间的延长,铌碳氮化物不断析出长大,元素富集程度不断提高。

基于响应曲面法的15-5PH不锈钢铣削参数优化研究

由于15-5PH沉淀硬化不锈钢属于难加工材料,其加工时会产生较大切削力和极大的塑性变形。所以需要对其切削参数进行优化从而优化切削过程。文章以主轴转速、进给速度、轴向切深和径向切深为优化设计变量,以切削力、表面粗糙度和材料去除率作为响应性能指标,设计曲面响应法方案,建立高速铣削沉淀硬化不锈钢的响应分析模型,分析并得到关于优化设计变量的响应函数解析式,研究了各优化设计变量的交互作用对优化目标的影响规律。得到高速铣削沉淀硬化不锈钢条件下降低切削力和粗糙度,提高切削效率的最优选择组合,为v_(c)=100 m/min,f_(z)=0.02 mm/z,a_(p)=1.5 mm,a_(e)=0.4 mm。

30CrMo表面CMT堆焊15-5PH工艺及组织性能研究

为探明不同工艺参数对30CrMo钢堆焊15-5PH成形质量的影响规律,并进一步优化工艺参数,采用CMT焊接技术在30CrMo试验钢板上开展单道及多道的熔覆试验,探明送丝速度、焊接速度对单焊道成型宽度及高度的影响。结果表明:焊接速度恒定时,焊缝宽度、高度与送丝速度正相关;送丝速度恒定时,焊缝宽度、高度与焊接速度负相关;当送丝速度为7 m/min;焊接速度为6 mm/s时,焊缝的成形质量最好,多道焊的表面平整度最优,熔覆层的抗拉强度最高。

碳含量对15-5PH沉淀硬化不锈钢板材的组织与性能的影响

采用真空感应炉试制3炉不同碳含量的15-5PH沉淀硬化不锈钢,通过热模拟的方法确定了该钢的板材最佳轧制温度区间为900~1100℃,研究了碳含量对钢的相变点温度及力学性能的影响,并观察了时效态的微观组织。结果表明,随着含碳量的增加钢的相变点温度逐渐降低,在时效处理后含碳量较低的1#钢强度均高于2#钢和3#钢,且具有良好的韧塑性;随着时效温度的升高,含碳量较高的2#钢,3#钢中生成的逆转变奥氏体量及生成速率均高于1#钢,这是其强度低于1#钢的主要原因,钢的时效态组织为板条马氏体＋少量逆转变奥氏体组织,以及大量的、细小的富Cu相,富Cu相的析出是该钢主要的强化方式。通过上述分析,本文将1#钢的化学成分及工艺参数作为15-5PH沉淀硬化不锈钢工程化的基准,为该钢的工业化生产的顺利实施提供可靠的数据。

15-5PH不锈钢的时效硬化行为及耐蚀性能

利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、洛氏硬度、动电位极化曲线和交流阻抗等方法对15-5PH不锈钢时效后的组织转变、时效硬化行为及其在Cl-溶液中的耐蚀性能进行研究。结果表明:时效温度较低(低于450℃)时,析出的富Cu相与基体保持共格关系,其硬度和耐腐蚀性能都较高。当时效温度达到550℃时,富Cu相长大,出现了逆变奥氏体,且随时效时间的延长而增多,导致硬度下降,但耐蚀性能有所提高;当时效温度升高至620℃时,富Cu相呈短棒状,且失去与基体的共格关系,逆变奥氏体继续增多,强化效应完全消失,但耐蚀性能得到改善。

15-5PH马氏体时效钢的工艺性能

研究15-5PH钢482～621℃时效处理时尺寸变化率,焊接系数和冷却介质对固溶和时效硬度的影响。482℃时效处理时尺寸变化率在万分之十一以内,焊接系数0.969,固溶处理后水冷、油冷、空冷3种处理方式中,水冷固溶状态的硬度最低而时效后的硬度最高,空冷固溶状态的硬度最高而时效后的硬度最低。

15-5PH不锈钢基体上硬质膜层制备及性能研究

对比不同的表面处理工艺,选择多弧离子镀方法在15-5PH不锈钢基材表面制备TiN硬质涂层。分析制备工艺对膜层的表面硬度、膜/基结合强度、膜层结构等基本物理性能的影响,进行工艺优化。结果显示在预热温度高于200℃后,TiN膜层结晶效果较好;负偏压达到600V后,膜/基间"伪扩散"层出现,膜/基结合性能明显提高;工作气压升高,膜层表面硬度、膜/基结合力和沉积速率先升高后下降,分别在4.0,3.0和2.5 Pa达到峰值。最终获得的TiN硬质膜层表面硬度大于2000HV0.05,膜/基结合力最小临界载荷高于70N。镀膜处理后,工件的各种性能测试均能满足具体使用要求。

时效处理对15-5PH沉淀硬化马氏体不锈钢组织和力学性能的影响

研究了1000℃和1040℃30min水冷固溶480～620℃4 h时效对15-5PH钢(/%:0.065C、0.46Si、0.58Mn、0.022P、0.004S、14.77Cr、5.19Ni、2.91 Cu、0.22Nb)组织和力学性能的影响。结果表明,该钢在480℃4 h时效后,开始析出富铜相和碳化物Nb(C,N),随时效温度升高,部分析出相长大;550℃时效15-5PH钢具有最佳综合力学性能:屈服强度R_(p0.2)530～625 MPa,抗拉强度R_m1050～1070 MPa,冲击功值a_(kv)113～115 J/cm^2。

民用大飞机15-5PH不锈钢内侧圆角铣削试验研究

针对15-5PH不锈钢内侧圆角加工切削力超值突变严重、加工困难等问题,通过正交试验设计方法,开展了内侧圆角铣削试验研究,对各种工况下加工时横向切削力Fy和表面粗糙度进行了测量。运用极差分析方法,确定了各切削参数对横向切削力和表面粗糙度的影响程度,得出每齿进给量和径向切深分别是影响横向切削力和表面粗糙度的主要因素。同时,采用偏最小二乘分析,建立了横向切削力和表面粗糙度预测模型。通过对比预测值和试验值,得到该模型的相对误差较小,验证了其构建的合理性和有效性。

15-5PH钢K-TIG焊熔池流动行为分析

采用K-TIG焊实现15-5PH钢中厚板的焊接,并借助示踪法研究K-TIG焊熔池的流动行为.结果表明,KTIG穿孔型焊接时,焊缝上部为马兰戈尼对流圈,下部为表面张力与洛伦兹力导致的对流圈,两个对流圈中间为过渡区.示踪法表明,熔池上部和下部W元素呈弧形分布于对流圈外围,而在过渡区中W元素未出现明显形状.熔池下方对流圈EDS分析结果表明,熔池下方的熔融金属以内旋方式流动.熔池流动计算及试验结果均表明,熔池上部和下部流动剧烈,但是中间层流动加速度很小,且随着焊接热输入的增大,中间层流动加速度有降低的趋势,中间层晶粒有长大趋势.创新点:(1)通过试验和计算,发现在K-TIG穿孔型焊接过程中,熔池分成3个区域.其中熔池中部区域熔融液体流动速度缓慢.(2)通过熔池形状进行表征分析,发现在熔池中部,熔融金属流动的加速度较小,且随着热输入的增加,流动加速度有降低的趋势.

15-5PH不锈钢圆弧面铣削试验研究

针对15-5PH不锈钢圆弧面加工后表面粗糙度值过大问题,通过正交实验设计,开展了15-5PH不锈钢圆弧面加工试验研究。运用极差分析方法对表面粗糙度数据进行处理,确定各切削参数对圆弧面表面粗糙度的影响程度,并分析了单个因素对表面粗糙度的影响规律,得出主轴转速是影响表面粗糙度的主要因素。同时,基于BP神经网络建立了表面粗糙度的预测模型。通过对比试验值和预测值,得出该模型的相对误差较小,验证了模型构建的合理性和准确性。

化学铣切工艺在15-5PH精密机械零件加工中的研究与应用

化学铣切成型是将零件置于一定的化学溶液中,在特定条件下,对零件腐蚀加工成型的工艺方法。该工艺具有铣切量均匀、易于控制的特点,特别适用于尺寸精度高和形状复杂零件的精密微量铣切加工。本文通过在试验的基础上对化学铣切工艺原理及工艺方法进行了探讨,并针对15-5PH不锈钢材料的化学铣切工艺配方进行了研究。

基于PSO-SVR的15-5PH合金粉末激光熔覆层稀释率预测方法

为了预测15-5PH合金粉末激光熔覆层稀释率进而改善熔覆层性能,提出一种基于粒子群算法(PSO)优化支持向量回归(SVR)的15-5PH激光熔覆层稀释率预测方法。以15-5PH为熔覆材料,45钢为基体进行激光熔覆实验;基于实验结果建立了工艺参数与15-5PH熔覆层稀释率间的SVR模型;优选SVR模型的核函数并运用PSO优化SVR模型的参数。结果表明:PSO-SVR模型选择高斯核函数时预测性能最好;与SVR模型和BP神经网络模型的预测结果相比,PSO-SVR模型对15-5PH熔覆层稀释率的预测结果更准确,模型的决定系数为0.9647,均方误差为0.0003,平均相对误差为3.6%。

15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑成形的机理分析

深孔枪钻加工过程中,被加工孔直径小、孔深长,切屑形貌是影响其加工质量的一个重要因素,并且切屑的成形机理和与工艺参数之间的关系也一直是深孔加工研究的难点。本研究以15-5PH不锈钢为研究对象,通过对切屑的流动过程分析,研究枪钻加工螺旋形切屑成形的过程和影响因素。借助扫描电镜检测切屑断面不同点的形貌,研究15-5PH不锈钢枪钻加工切屑的断裂机理。通过改变切削速度、进给量和油压的试验,分析了不同工艺参数下的切屑变形规律。借助ANSYS-FLUENT仿真软件,分析不同油压枪钻前刀面刃口的流体压力和湍流动量,阐述了切屑变形与油压的影响关系。研究发现15-5PH不锈钢深孔枪钻加工切屑属于“准解理断裂”,切屑形貌与枪钻工艺参数选择密切关联;本研究的结果对15-5PH不锈钢深孔枪钻加工工艺参数和冷却液油压的优化选择具有指导意义和参考价值。