超声振动切削对残余应力影响的数值分析

利用AdvantEdge FEM软件对YG6X刀具加工Ti6Al4V合金进行一维和二维超声振动切削仿真,分析超声振动参数对残余应力的影响。模拟仿真表明:一维X向振动时,振动频率和振动幅度对残余应力影响不明显,最大压应力和压应力区深度增大不明显;一维Y向振动时,振动频率越小,残余压应力和压应力区深度越大,振动幅度越大,残余压应力越大,压应力区深度越大;二维振动通过极差分析确定A_(1)B_(1)C_(3)为最佳组合,振动参数对残余应力的影响由大到小依次为A_(y)>(F_(x),F_(y))>A_(x)。结果证明,超声振动切削可以增大工件表层残余应力,改善工件的耐磨性和疲劳强度。

切削参数对树脂聚酰胺-66材料的切削性能影响

为了研究切削参数对树脂聚酰胺-66材料切削性能的影响规律,采用单因素和响应面法进行试验设计与分析,利用切削试验平台测试了树脂聚酰胺-66材料切削过程的切削力、切削温度和粗糙度。单因素研究表明,当增加切削速度时,切削力逐渐降低,切削温度和粗糙度逐渐增加;当增加进给量和背吃刀量,切削力、切削温度和粗糙度都逐渐增加。通过响应面法分别构建切削参数与切削力、切削温度和表面粗糙度之间的二次回归模型,研究了切削速度、进给量和背吃刀量参数及其交互作用对树脂聚酰胺-66材料切削性能的影响。结果表明:二次回归模型显著,其拟合精度分别为98.89%、99.09%和96.00%,预测出切削速度为90.02 m/min、进给量为0.11 mm/r和背吃刀量为2.0 mm时,切削力最小、切削温度最低和粗糙度最小。对最优切削参数进行切削试验,与预测结果对比,得出切削力分别为32.558 N和31.762 N;切削温度分别为92.5℃和90.1℃;粗糙度分别为0.732μm和0.694μm,试验值与预测值的误差率分别为2.44%、2.59%和5.19%。

GH4169高温镍基合金微织构刀具切削力优化设计及预测

为了研究微织构参数对切削力的影响规律,运用AdvantEdge专业切削有限元仿真软件对GH4169高温镍基合金进行微织构刀具二维切削仿真,用极差分析确定微织构参数对切削力的影响规律,使用SPSS软件构建二维微织构切削力预测模型。仿真结果表明,微织构参数对切削力影响顺序为间距>深度>刃边距>宽度,最佳水平是A_(2)B_(1)C_(2)D_(4),与无织构刀具相比,微织构刀具的切削力和切削温度明显降低,最佳水平A_(2)B_(1)C_(2)D_(4)具有良好的切削适应性,主切削力Fx和径向力Fy预测方程的拟合优度R2分别为0.999和0.929。

切削速度对微织构涂层刀具切削性能的影响

为了探究前后刀面微织构涂层刀具在不同切削速度下的切削性能变化规律,利用光纤式激光器在涂层刀具的前刀面和后刀面上分别制备出圆孔和直槽混合微织构,使用该刀具在38CrMoAl氮化钢上进行切削实验。结果表明,随着切削速度的增加,无织构刀具和前刀面织构刀具的切削温度变动范围不大,前后刀面混合微织构刀具的切削温度最大值比无织构刀具的切削温度最大值降低了13%~27%;织构刀具切削力的降低幅度,随着切削速度的增加而增加,相对于无织构刀具的切削力,其最大降幅近40%;在切削速度为80 m/min时,织构刀具对应的表面粗糙度值几乎相等,在其他切削速度时,前后刀面织构刀具对应的表面粗糙度值均小于前刀面织构刀具对应的值,并且表面粗糙度值随着切削速度的增加而降低;振动信号结束段和起始段频谱幅值的变化范围随着切削速度的增加而变得明显。与无织构刀具相比,织构刀具在不同切削速度下均可以改善刀具的切削性能,特别是后刀面织构的存在,这种改善效果更加明显。

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速切削表面完整性研究

通过TB6钛合金高速铣削试验,测量观察加工表面粗糙度、表面三维形貌和表层微观组织等表面完整性特征,利用极差法分析切削参数对表面粗糙度影响的显著性,探讨冷却润滑条件对加工表面形貌和表面变质层的影响。研究表明:工艺参数对表面粗糙度影响程度依次为径向切深、切削速度、进给量和轴向切深;相比低温冷风加,微油雾润滑加工时钛合金表面粗糙度低,且表面无明显晶粒变形,表明加工表面塑性变形是影响粗糙度的主要因素。

低温冷风高速铣削TB6钛合金切削力建模与分析

通过TB6钛合金高速铣削试验,研究低温冷风条件下硬质合金立铣刀高速切削高强度合金的切削力变化规律。建立切削力多元二次回归预测模型,运用方差分析检验模型的拟合度,建立模型特征曲面。结果表明:建立的铣削力模型预测值与实测值有较高的一致性;每齿进给量和铣削深度对铣削力影响极显著;冷却条件不同,切削参数交互项对切削力有着不同的影响效果。

基于响应面法优化增韧尼龙66切削工艺参数

为了探索切削工艺参数(切削速度、进给量和背吃刀量)对增韧尼龙66材料切削性能的影响规律,以切削力、切削温度和表面粗糙度为响应值进行单因素试验,结果表明,随着切削速度的逐渐增加,切削力逐渐降低,切削温度逐渐升高,表面粗糙度逐渐增大;随着进给量和背吃刀量的逐渐增加,切削力逐渐增大,切削温度逐渐升高,表面粗糙度逐渐增大。基于单因素研究结果,设计并进行响应面法试验方案,进一步探索切削参数间的交互作用对其切削性能的影响规律。利用Design-Expert软件建立试验因素与响应值之间的数学模型,通过方差分析,得到车削加工中影响增韧尼龙66切削力、切削温度和表面粗糙度的主次顺序分别为:进给量>背吃刀量>切削速度,切削速度>进给量>背吃刀量,切削速度>背吃刀量>进给量。以最小切削力、切削温度和表面粗糙度为目标进行切削工艺参数优化,并进行试验验证,切削力、切削温度和表面粗糙度的试验值与预测值的相对误差分别为2.69%,-1.64%,-2.88%,相对误差较小,说明模型比较准确。

涂层刀具圆孔与直槽混合微织构激光制备工艺研究

针对刀具微织构激光制备质量欠佳的问题,文章研究了激光工艺参数对混合型织构表面形貌、几何尺寸和表面成分的影响规律。实验结果表明:对于涂层刀具表面圆孔和直槽混合微织构的制备,较为合理的激光参数为:加工次数N=6,扫描速度v=10 mm/s,激光功率P=20 W,激光频率f=120 kHz。涂层刀具织构底部和侧壁的结构以氧化物为主,在合理选择激光参数的情况下,刀具表面织构以外的涂层不会被破坏。通过涂层刀具混合微织构激光制备工艺的研究发现,织构宽度和深度的控制是制备微织构刀具的关键,所得规律为提高刀具织构加工质量提供参考依据。

高应变率下TA17钛合金的流变行为及其本构模型研究

在温度为25℃下,对TA17钛合金进行了准静态(应变率为0.001 s^(-1)~0.01 s^(-1))和动态(应变率为1000 s^(-1)~5000 s^(-1))压缩试验。研究了其应变硬化特性以及应变率对其流变行为的作用机制,并借助应变硬化指数(n)、应变率敏感性指数(m)定量研究其高应变率下的流变特征。基于TA17钛合金所呈现的动态流变特征,并考虑应变、应变率间的耦合作用对其流动应力的影响,构建了一种新型J⁃C本构模型。依据所获取的实验数据对模型参数进行识别,将模型预测值与实验数据进行对比分析,并引入相关系数(R)和平均相对误差两个参数对所构建的本构模型的预测精度进行评估。结果表明:TA17钛合金呈现出明显的应变硬化,应变率强化以及应变率增塑效应,其流变行为受应变、应变率以及二者间的耦合作用的支配。应变硬化指数随应变、应变率的增加均减小,而应变率敏感性指数随着应变率的增加而增加,随着应变的增加而减小。所构建的本构模型,其相关系数(R)为0.9977,平均相对误差为0.27%,能够较准确地预测其高应变率下的流变行为。

高温、高应变率下022Cr18Ni14Mo2不锈钢流变行为的试验研究

借助剖分式Hopkinson压杆试验平台,在应变率为2000 s^(-1)~5000 s^(-1),温度为25℃~400℃的范围内对022Cr18Ni14Mo2不锈钢进行动态冲击压缩试验,以探讨外界温度、加载速率对其流变行为的影响规律和作用机理。结果表明:试样流动应力、应变率敏感性、应变硬化和温度灵敏性与应变、温度、应变率密切相关。在恒定的温度下,流动应力、应变硬化效应、应变率敏感性随着应变率的增加而增加。在恒定的应变率下,温度灵敏性随着温度的升高而增强,试样表现出显著的热软化效应。应变率敏感性、应变硬化效应呈现出随温度升高而减弱的现象。此外,经扫描电镜(SEM)进行微观组织观察表明:晶粒内出现以变形孪晶为主,并夹杂一定位错或层错的变形带,在高应变率或低温条件下晶粒内变形带数目较多。晶粒内的变形孪晶有助于调节晶粒间的变形程度,提高了高应变率下试样变形的均匀性。

矿用螺旋输送混凝土的数值模拟

借助Fluent软件对混凝土在螺旋输送装置内的输送过程进行数值模拟,探讨了螺旋输送装置的转速、螺径比对其输送过程的影响规律,通过面积平均加权函数e_(a)、质量流量、功能损耗三个方面评价了混凝土螺旋输送性能的优劣。仿真结果表明:螺旋输送装置的转速为90 r/min~100 r/min、螺径比约为1时,在保证其输送过程中的混合效果的前提下,其生产能力最大、功能损耗最低。研究结果为矿用螺旋输送装置的结构设计、优化、输送性能分析提供一定理论依据。

固溶和工作温度对TC21钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响

利用Hopkinson压杆试验系统,在高应变率1500 s-1和不同温度(25~400℃)条件下,研究了固溶温度对TC21钛合金动态抗压性能及绝热剪切敏感性的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,TC21合金的高温动态流变应力增大,塑性应变减小,绝热敏感性增大,剪切带宽度减小。分析表明,引起这种变化的主要原因是随固溶温度的升高,合金基体组织中α相的总面积和片层宽度减小。随着工作温度的升高,TC21合金的动态流变应力降低,绝热敏感性增大,剪切带宽度增加。

次生α相含量对TC18钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响

研究了固溶温度对TC18钛合金中次生α相含量的影响,并利用分离式霍普金森压杆,在高应变率(1000~3000 s-1)条件下,进一步研究了次生α相含量对TC18钛合金动态压缩性能及绝热剪切敏感性的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,次生α相的含量由约46%增加到约71%;高应变率下,随着次生α相含量升高,TC18钛合金流变应力增大、塑性应变减小、绝热敏感性增大。分析表明,引起这种变化的主要原因是在固溶过程中,随着温度的升高,亚稳β相生成量增加,使得后续时效过程中的交错分布次生α相析出量增加,从而提高了合金强度,塑性降低。在动态压缩条件下,近网篮组织的TC18钛合金随应变率的提高,绝热剪切敏感性增加。

高强韧Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe钛合金的组织和压缩性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度计、电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)等分析测试方法,研究了Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe(x=0,0.4,0.8,质量分数,%)铸态合金双重退火后的组织和力学性能。结果表明:3种铸态合金的组织均为近魏氏组织;热处理后,随着Fe含量增加,合金组织中的α相长径比减小,等轴化更为明显,且次生α相细化以及β相含量增加,维氏硬度升高。在0.001 s^(-1)应变速率下静态压缩,合金具有应变强化效应,Fe含量越高应变强化效果越显著,TC21-0.4Fe合金断裂前最大应力和断裂应变比TC21-0Fe合金分别提高约16.86%和30.72%。在2500 s^(-1)高应变速率下动态压缩,TC21-0.8Fe合金的流变应力最高,约为1377 MPa,比TC21-0Fe合金提高了6.99%,TC21-0.4Fe合金具有最好的断裂应变,约为0.139,比TC21-0Fe合金提高了21.92%。

不同冷却润滑条件下TB6钛合金高速铣削切屑形态研究

进行涂层硬质合金刀具高速切削TB6钛合金试验,对不同冷却润滑条件下钛合金切屑形态的表面形貌及几何特征进行研究,对锯齿形切屑的绝热剪切带微观组织进行分析。研究表明,切屑自由端出现的毛边随着切削速度的增加,其几何尺寸增大,频率增加,锯齿化程度增加;随着冷却润滑条件的改善,毛边现象趋于减弱。绝热剪切带的生成及演化是产生锯齿形切屑的主要原因。

高温与高应变率对TC21钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响

利用分离式霍普金森压杆技术,研究了高温及高应变率对网篮组织TC21钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响。结果表明:在相同温度(25~350℃)下,材料具有一定的应变率增强、增塑效应,但450℃表现出应变率软化现象;在相同应变率下,动态抗压强度随着环境温度升高而降低;当应变率为2000 s^-1、3000 s^-1时,试样均发生剪切失效,且随环境温度升高,试样的绝热剪切敏感性提高,剪切带宽度增加。

“专创融合”课程建设与实践探索——以《机械制造技术》课程为例

针对"专创课程"在建设过程中存在的问题:"专创融合"理念不彻底、教学方法更新度低、"专创课程"融合度低、理论与实践的脱节、未达成教育合力的效果等问题,该文以机械制造技术课程为例,剖析该课程特点,将创新创业教育从"专创课程"内容、"专创课程"实训平台(第二课堂)、"专创课程"教学方法、师资队伍与考核机制四个方面有机融入该课程的建设过程之中,真正实现将创新创业教育有机融入,形成教育合力,进而推动"专创课程"的建设发展。

高温、高应变率下9Cr18Mo不锈钢流变行为及本构模型研究

在UTM5305万能试验机和剖分式Hopkinson压杆试验装置上,对9Cr18Mo不锈钢进行了压缩试验研究,获得准静态(应变率为0.001~0.1 s^(-1))及动态下(温度范围为25~650℃,应变率范围为800~4000 s^(-1))的应力—应变曲线关系。由获取的应力—应变曲线,探讨了其高温度、高应变率下的流变行为。依据所得到的试验数据,对其进行了J-C、P-L两种本构模型参数的识别,并对比分析了两种本构模型的相关系数(R)和平均相对误差(AARE)。结果表明,9Cr18Mo不锈钢具有应变率敏感性和显著的温度软化效应,即其流动应力随着应变率的增加而增加,随着温度的升高而显著下降。两种本构模型的相关系数(R)分别为0.9697、0.9896,平均相对误差(AARE)分别为2.77%、1.85%,即P-L本构模预测精度要高于J-C本构模型,更能精确地描述其高温、高应变率下的流变行为。

高应变率下06Cr19Ni10奥氏体不锈钢Johnson-Cook本构模型研究

为了探讨06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在大应变和高应变率下成形的流动规律,借助高温分离式霍普金森(High Temperature Split Hopkinson Pressure Bar)动态试验装置,进行不同温度和应变率冲击试验。分析试验数据表明,该材料具有增塑、应变率强化和温度软化现象,并建立了Johnson-Cook本构模型。考虑应变率强化效应,依据试验数据进行了JC本构模型的修正,对比修正前后模型预测值和试验值,吻合程度好。运用统计分析,对比修正前后模型的相关系数(R)和平均相对误差(AARE),修正前、后相关系数(R)分别为0.96388、0.97054;修正前、后平均相对误差(AARE)分别为5.63%、4.68%,修正后的模型预测精度优于修正前。结果表明,修正后的模型可以更加精确预测06Cr19Ni10奥氏体不锈钢应力与应变、应变率和温度的关系。

高温高应变率对06Cr19Ni10奥氏体不锈钢动态力学性能的影响

采用高温分离式霍普金森(High Temperature Split Hopkinson Pressure Bar)动态试验装置,研究了06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在温度25~300℃和应变率1000~3000 s^(-1)下的动态力学性能。结果表明,06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在1000~3000 s^(-1)范围内表现出应变率强化效应,在25~300℃范围内表现出温度软化效应。利用扫描电子显微镜(SEM)对应变率为3000 s^(-1)的变形试样进行微观组织研究。结果表明,高应变率下,变形带密度大,随着变形温度的增加变形带密度降低。