端铣速度对钛合金TB6表面完整性的影响

钛合金TB6铣削表面完整性对其使用性能具有重要影响,试验研究了端铣速度对表面完整性的影响规律。研究表明:在20~60m/min范围内的低速铣削时,表面粗糙度随铣削速度增大先减小而后增大,表面显微硬度值随铣削速度增大而增大,残余应力数值随速度增大而减小;在100~300m/min范围内的高速铣削时,表面粗糙度随铣削速度增大而减小,表面显微硬度随着铣削速度增大而变小,表面残余应力数值随速度增大而减小,残余应力沿深度方向分布大致呈"勺"型,高速铣削表面观察到了熔滴缺陷。     

超声滚压微锻造增材件表面力学性能

增材制造Ti-6Al-4V钛合金构件时，易出现裂纹、表面粗糙度大等缺陷.为了解决这一问题，将应用于表面强化处理的超声滚压微锻造工艺与增材制造过程相结合，通过有限元软件模拟了激光熔丝增材制造及冷却过程，并分析了超声滚压微锻造加工对增材件表面力学性能的影响.结果表明：在经过超声滚压微锻造加工后，增材件残余应力由拉应力转变为较大的压应力，有效降低了增材件产生裂纹等缺陷的风险，同时，加工后的增材件表面等效塑性应变增大，表面显微硬度提高，且超声滚压微锻造加工对滚压头接触区域影响最大.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

基于微晶刚玉砂轮的20 CrMnTi齿轮成型磨削表面完整性

为研究微晶刚玉砂轮成型磨削20CrMnTi齿轮的表面完整性,开展了20CrMnTi齿轮成型磨削试验,分析了砂轮线速度、轴向进给速度及径向进给量对齿面粗糙度、表层/次表层显微硬度、微观组织和残余应力的影响规律,探讨了由磨削引起的磨削烧伤、微观裂纹等损伤缺陷的形成机理,结果表明:径向进给量对表面粗糙度的影响最显著,砂轮线速度次之,轴向进给速度最不显著;磨削温度过高会导致磨削烧伤,淬火烧伤使得表面硬度提高5%~20%,回火烧伤则导致表面硬度不同程度地下降;表层组织从外至内分别为白层、暗层和基体组织,白层主要由致密的马氏体+碳化物+残余奥氏体组成;砂轮线速度和径向进给量的增大使得由磨削引起的残余拉应力增大,表面残余压应力下降并逐渐向拉应力转变,当表面最终残余拉应力大于材料的断裂强度时,表面产生微观裂纹.     

硬态切削已加工表面完整性分析

从表面粗糙度、白层、残余应力、侧向塑性流动等方面对精密硬态切削已加工表面完整性的影响因素进行了分析,结果表明,切削用量和刀具磨损量对已加工表面完整性起着重要作用．     

纯钛滚压形变强化的研究

采用TEM,XRD技术研究了多晶纯钛滚压形变强化疲劳前后的显微组织特征和残余应力.实验结果发现:多晶纯钛疲劳抗力的提高主要是由于形变显微组织和残余压应力的产生及表面粗糙度的降低.滚压组织中形成高密度位错和单个?分散的变形孪晶,历经106以上的循环周次后,孪晶-晶界的交互作用是其主要特征.疲劳后次表面残余压应力松弛较表面严重.     

拉伸装夹改变铣削残余应力的机理研究

基于平面应变的热弹塑性理论分析了拉伸装夹加工残余应力的形成原理,建立了拉伸装夹加工的应变叠加模型,认为残余应力由加工表面的塑性应变决定,而加工表面的塑性应变是加工过程引入的塑性应变和拉伸装夹产生的初始弹性应变之和. 开展了TC4钛合金的拉伸装夹铣削试验,铣削速度从38m/min到566m/min,拉伸装夹产生的初始应变从0和3.0‰, 铣削完成后,在铣削面内与拉伸方向呈0、30、90、120度的四个方向上分别测量了残余应力.试验结果表明在四个测量方向上拉伸装夹引起的残余应力变化量和产生的初始弹性应变一是致的,验证了应变叠加模型的正确性。     

复合表面改性对M50NiL钢拉压疲劳寿命的影响

为提高M50NiL钢的疲劳性能,在对M50NiL钢进行渗碳处理的基础上,分别进行单一磨料水射流喷丸、磨料水射流喷丸+表面超声滚压复合表面改性处理试验,研究表面形貌、表面粗糙度、残余应力场、表层硬度和疲劳寿命的关系.研究结果表明:与单一磨料水射流喷丸处理相比,复合表面改性处理可提高试样表面完整性.在表面形貌方面,复合表面...     

抽油杆滚压修复技术

本文首先介绍了滚压加工的一般原理,指出滚压加工是是利用表面硬度高、表面粗糙度较小的滚动体滚压工件的被加工表面的一种金属加工工艺。针对有杆采油系统中抽油杆普遍腐蚀比较严重的实际情况,结合滚压加工的工艺特点,在修复抽油杆工艺中引入滚压加工工艺,利用一台可变频的中频电源,加热并提高抽油杆的塑性后,用三组滚压轮,以2t～5t的压力依次滚压抽油杆表面,使金属组织发生较大的塑性流动,光整抽油杆表面。抽油杆滚压工艺分为等直径滚压和变直径滚压。被腐蚀的抽油杆经过滚压后,杆体表面变得完整连续光滑,消除了应力集中的危害,提高了抽油杆抗疲劳断裂的能力,另外也提高了抽油杆修复率,节约了采油成本,提高了经济效益。     

航空钛合金的激光冲击研究

介绍了用激光冲击处理航空材料钛合金TC4提高其力学性能的技术.当利用强激光冲击钛合金表面时,涂层表面形成高幅值冲击波.在冲击波的高压作用下,钛合金表面发生微塑性变形,形成高幅值残余压应力层.激光冲击后,表面压应力层厚度达1 mm以上,压应力达200 MPa以上.随着激光能量的增加,冲击区域的残余应力有增大的趋势,在功率密度由1 GW/cm2增加到5 GW/cm2过程中,其冲击波峰值处的压力线性增加,表面最大残余压应力也相应线性增加;在功率密度为2 GW/cm2时,残余压应力随着次数增加而升高,而且表面硬度也大大提高,从而有效地改善了材料的机械性能,大幅度提高航空材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能.     

超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能

研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能.采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力.实验结果表明:经过超声表面滚压后,40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高,最大值均位于表面,往复加工3遍的表面弹性模量和硬度分别为217.16,GPa和3.588,GPa,加工6遍的表面弹性模量和硬度分别为224.8,GPa和3.857,GPa;同时表层获得一定数值的残余压应力,最大值位于表面并随着加工遍数的增加而增大.对比实验结果发现往复加工次数对表层的力学性能有重要的影响.     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

损伤容限型钛合金的切削加工性

为提高损伤容限型钛合金TC21的加工效率和已加工表面质量,通过切削力、切削温度和刀具磨损试验,分析了TC21的切削加工性和已加工表面完整性.结果表明:TC21较高的强度、硬度、冲击韧性和较低的断面收缩率、导热率等物理特性,与其网篮结构的金相组织共同作用,导致TC21的切削力和切削温度较高,造成TC21的切削加工性逊于TC4;在推荐切削参数下切削TC21,表面粗糙度R_a=0.4~0.87μm,表层金相组织未发现明显的晶粒变形,硬化层深度低于30μm,硬化程度小于15%.     

TC4钛合金超高速磨削工艺试验研究

采用树脂结合剂金刚石砂轮和陶瓷结合剂CBN砂轮,对TC4钛合金进行了超高速磨削工艺试验,对磨削后砂轮及工件表面形貌进行了观测.研究了砂轮线速度、工作台速度、磨削深度等磨削参数对磨削力、表面粗糙度等的影响情况.结果表明,TC4钛合金在超高速磨削条件下的加工效率和表面品质获得了明显提高.     

超声表面滚压加工参数对40Cr表面粗糙度的影响

研究了超声表面滚压加工各种加工参数对供货态40Cr轴表面粗糙度的影响。采用表面粗糙度分析仪对初始及加工表面进行测定,并使用显微硬度计测量该技术对40Cr表层沿深度方向的硬化作用。试验结果表明：超声表面滚压加工技术能显著降低车削的加工痕迹,改善金属材料的表面质量;各工艺参数对试样表面粗糙度均有一定影响,并产生不同程度的表层硬化作用;并且给出了各工艺参数的合理范围,试样的表面粗糙度值可降低至0.2μm以下。     

纳米化处理超声金属表面

采用超声表面加工处理方法在45钢上制备出纳米结构表层．TEM（透射电子显微镜）、XRD（X射线衍射）、粗糙度和显微硬度试验结果表明：经超声处理后，样品表层的晶粒可细化至纳米量级，平均晶粒尺寸为50nm，且在某些区域出现纳米晶与非晶嵌套结构，表面形成残余压应力，表面粗糙度值降为原始样品的1／100，与样品心部相比，表层硬度显著提高．     

光纤激光氮化处理对TC4合金组织和性能的影响

采用高功率光纤激光器在氮气气氛中对TC4钛合金表面进行氮化,制备出渗氮层,并研究了光纤激光功率对TC4钛合金氮化层表面形貌、组织结构以及显微硬度的影响.结果表明:氮化层表面呈现粗糙和光滑两种形貌,氮化层组织为枝晶状组织,热影响区组织为针状组织,当扫描速度为10 mm/s、氮气流量10 L/min、喷嘴距离为3 mm、离焦量为0 mm时,渗氮层的熔深、熔宽均随着激光功率增大而呈现出增大趋势.此外,在距离氮化层表面相同深度的显微硬度随着激光功率增大也呈现出增大趋势.     

冷却润滑方式对纯铁车削表面完整性的影响

为提高纯铁材料精加工时的表面质量,在相同切削参数下进行了干切、水冷、菜籽油润滑和微量润滑(MQL)4种方式下的切削试验,分析冷却润滑方式对工件表面完整性的影响机理.结果表明:MQL和菜籽油润滑比水冷和干切更有利于提高表面粗糙度;4种冷却润滑方式下已加工表面显微硬度具有相同的变化趋势,硬化层深度为60~70μm;表层晶粒呈严重的扭曲拉伸状塑性变形,干切时塑性变形层深度最大,其次为菜籽油润滑和MQL,水冷时最小;工件表面切向和轴向均呈残余拉应力,且切向应力大于轴向应力,而且冷却润滑方式对表面残余应力影响不大.试验结果对纯铁精加工选择合适的冷却润滑方式以提高表面完整性具有重要意义.     

表面超声滚压加工对配气机构凸轮轴材料滚动接触疲劳性能的影响

为提高某型号发动机配气机构中凸轮材料C53钢的滚动接触疲劳性能,对材料表面进行不同静压力(分别为400,600,800和1 000 N)的表面超声滚压加工(SURP),并分别对加工前后材料的表面形貌、表面粗糙度、显微硬度、表面残余压应力及接触疲劳等性能进行对比研究。研究结果表明:与未加工试样相比,经过SURP的试样其以上各性能都明显提升,其中,当静压力为600 N时,对材料各性能增强作用效果最好,包括使其表面质量最高,显微硬度(HV_(0.2))可由583.4(未加工)提升至661.1(SURP),表层残余压应力从-327.8 MPa(未加工)提高到-1 437.6 MPa(SURP),并具有最长的滚动接触疲劳寿命;额定寿命(L_(10))、中值寿命(L_(50))、特征寿命(L_(63.2))分别为6.419×10~6,8.535×10和9.250×10~6转,分别为未加工试样相对应寿命的7.4,4.8和4.2倍。由此可知,SURP静压力为600 N对该种凸轮轴材料的疲劳性能提升作用最显著。