车削加工表面残余应力离散度的实验研究

在干切削和使用冷却润滑液切削的状态下,对45#钢进行粗、精车削,采用数理统计方法,对加工表面残余应力的离散性进行研究.实验结果表明:工件表面残余应力的离散是不可避免的;同一加工表面的残余应力具有一定的离散性,不同工件、不同加工条件下残余应力的离散程度不一样;粗加工表面的残余应力离散程度比精加工表面的大,干切削加工表面残余应力的离散程度大于湿切削;工件的残余应力离散程度都在一个有限的范围,因而可以通过制定残余应力公差来指导工件的加工和检测,以保证工件表面残余应力的控制精度.     

钛合金TC4低塑性滚压表面完整性的实验研究

以钛合金TC4为研究对象,选择表面完整性评价标准数据组(包括表面形貌、表面粗糙度、表面层显微硬度和表面残余应力)作为评价指标,采用单因素试验设计法,利用光学轮廓仪、显微硬度计和盲孔法残余应力测量仪获得低塑性滚压加工表面形貌、微观硬度分布和残余应力状态,对比分析了工艺参数(滚压速度、进给速度、液压油预压力和滚压道次)对低塑性滚压加工表面完整性的影响程度.结果表明:液压油预压力对滚压加工表面形貌、表面粗糙度及加工表面显微硬度和残余应力的影响程度最大,滚压速度的升高会增大加工表面粗糙度值,增加滚压道次会使加工表层硬化程度和残余压应力幅值变大;在设计实验范围内,钛合金TC4低塑性滚压加工采用高的液压油预压力和多道次加工可获得更优的加工表面完整性.     

车削加工中影响已加工表面质量因素的分析与解决措施

在机械加工中,有很多因素影响工件表面质量,如何使工件的表面质量达到要求,如何减小各因素对工件表面质量的影响,就成为加工前必须考虑的问题,表面粗糙度、加工硬化、残余应力对加工质量有很大的影响。正确地选择工件材料、切削用量、刀具的几何角度以及切削液是获得高质量加工表面的保证。     

SiCp/Al切削表面层力学物理性能研究

通过切削试验研究,从宏观和微观的角度探讨了SiCp/Al材料本身微观组织结构,切削力,切削温度等因素对已加工表面层硬度和表面残余应力的影响.试验结果表明已加工表面层硬度和残余应力是各种因素叠加作用的结果,最高硬度值出现在次表层,切削温度升高使表面具有拉应力和加工软化的倾向增大,表面层塑性变形增大使表面残余压应力和加工硬化的倾向增大.     

SiCp/Al切削表面层力学物理性能研究

通过切削试验研究,从宏观和微观的角度探讨了SiCp/Al材料本身微观组织结构,切削力,切削温度等因素对已加工表面层硬度和表面残余应力的影响.试验结果表明：已加工表面层硬度和残余应力是各种因素叠加作用的结果,最高硬度值出现在次表层,切削温度升高使表面具有拉应力和加工软化的倾向增大,表面层塑性变形增大使表面残余压应力和加工硬化的倾向增大.     

车削加工中影响工件表面质量因素分析

机械零件的表面加工质量包括表面粗糙度、加工硬化和残余应力三个方面,表面质量的好坏对零件在使用中的可靠性和耐久性有着很大的影响。通过对影响因素的分析,总结出机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,找出提高零件表面质量的有效途径。     

预应力硬态切削对轴承套圈加工表面残余应力及形态的影响

理论分析和实践表明,已加工表面上合适的残余压应力的分布能提高机器零部件的表面质量和接触疲劳强度及寿命,本文针对轴承套圈外滚道表面残余应力的问题,采用预应力硬态切削方法,以主动控制轴承零件加工表面残余应力状态,提高轴承零件的疲劳寿命。文中对比和分析了硬态干式切削、预应力硬态切削和磨削三种方法加工轴承套圈得到的加工表面残余应力,并研究了加工表面硬度、表面粗糙度以及表面状态等。结果表明,预应力硬态切削可以获得满意的残余压应力状态和较好的表面质量。     

预应力硬态切削的残余应力及表面形态

理论分析和实践表明,已加工表面上合适的残余压应力分布能提高机器零部件的表面质量和接触疲劳寿命.文中针对轴承套圈外滚道表面的残余应力问题,采用预应力硬态切削方法,来主动控制轴承零件加工表面的残余应力状态,提高轴承零件的疲劳寿命.通过切削实验对比,分析了硬态干式切削、预应力硬态切削和磨削三种方法加工轴承套圈得到的加工表面残余应力和加工表面硬度,并对轴承套圈的加工表面形貌和状态进行了研究.结果表明,预应力硬态切削方法可以在轴承套圈加工表面获得合适的残余压应力状态和良好的表面质量.     

预应力磨削表面残余应力的研究

一般常规磨削试件常得到表面残余拉应力,这种残余拉应力使工件的疲劳强度大为降低,而且在腐蚀环境中容易腐蚀。如果能获得表面残余压应力,则其疲劳强度大大提高,抗腐蚀性能会有所改善。本文对45号钢退火试件预加拉伸应力进行磨削试验,结果表明可使试件表面获得残余压应力,从而为控制和调整已加工表面残余应力提供一条新的途径。     

剥层测量残余应力的修正

已加工表面残余应力以地机械零部件的功能行为有很重要的影响。然而，到目前为止，已加工表面层内残余应力的测量仍存在许多问题。本文提出了表面剥层时残余应力测量（用X射线法或剥层线性方程法）的修正方法及修正公式。通过对试验数据修正计算，结果表明，应用此方法可大大提高测量精度，本文为残余应力测量修正提供了理论依据。作者还讨论了已加工表面残余应力测量修正的必要性问题。     

精密干切削淬硬零件表面完整性试验分析

试验分析了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具在锋利无润滑状态下精密车削硬度为HRC62轴承钢GCr15时,切削参数(切削深度、切削速度和进给量)对表面粗糙度、残余应力和表面变质层的影响规律.在选择的切削用量范围内,以零件表面完整性为目标函数,采用正交试验法对切削参数进行优选,并对优选参数进行验证试验.结果表明,淬硬零件在高精度数控机床上进行精密干切削加工,能获得优越的表面完整性,即优异的表面精度、深度约为0.1 mm的表面残余压应力、热损伤层完全消失的表面物理性能.     

基于AM60镁合金超精密车削残余应力仿真及实验

为改善AM60镁合金超精密车削加工工艺方法,采用金属切削理论和有限元分析法对超精密加工进行微米级仿真,建立三维有限元模型,并利用Advent Edge软件对残余应力进行仿真分析,研究切削参数对残余应力的影响规律,为验证仿真的结果,对AM60镁合金压铸件进行车削加工,并利用X射线衍射仪对已加工工件表面残余应力进行测量。仿真结果表明:单点金刚石刀具具有的超高导热性,对残余应力分布的热效应起到了一定的抑制作用。工件表面残余应力随着切削深度的增大而减小,随着切削速度的增加而增大。切削进给量对残余应力的影响最明显,切削速度及切削深度影响较小。通过实验测量结果对仿真结果进行验证,为AM60镁合金超精密车削工件表面残余应力的控制打下一定基础。     

基于热力耦合分析的预应力切削残余应力研究

对预应力切削的已加工表面残余应力状态进行热力耦合分析,通过对机械应力和热应力在工件表面分布的叠加,发现加工表面存在3种不同的残余应力类型,文中定性讨论了其产生条件,并进一步分析了刀具切削刃钝圆和预应力对工件表面残余应力状态的影响.最后采用不同钝圆半径的刀具和预应力对表面淬火硬化的40Cr合金钢进行硬态切削实验,并将实验结果与理论分析结果进行了对比.结果表明:切削刃钝圆影响残余应力的大小和分布;钝圆半径越大,残余压应力越大,应力层也越厚;预应力可以有效提高加工表面的残余压应力,而对其分布基本没有影响;实验结果和理论分析相吻合,说明文中理论分析是正确的.     

干式硬态车削淬硬工具钢Cr12MoV表面粗糙度试验与预测模型

使用PCBN刀具对不同淬硬状态工具钢Cr12MoV进行精密干式硬态车削试验,运用正交实验法分析切削速度、试件硬度、刀具前角、切削深度4个因素间的交互作用,得到最优车削条件.利用多元回归法,借助应用数学软件SPSS技术,建立表面粗糙度的线性模型与指数模型,并对这2种模型进行比较.试验表明:影响表面粗糙度最显著的因素是切削速度与淬火硬度,切削深度影响最小,指数模型比线性模型预测精度高.     

基于等效热-力载荷的20Cr2Ni4预应力车削残余应力模拟及实验

为快速准确预测20Cr₂Ni₄合金钢预应力车削表面残余应力的分布,基于等效热-力载荷建立三维有限元仿真模型,通过切削热-力模型确定等效热-力载荷的分布形状和强度,将切削过程等效为接触正应力、接触剪应力和热流通量在已加工表面的循环作用.模拟的残余应力分布趋势与测量结果基本吻合.基于上述模型研究了切削速度、进给量和预应力大小对残余应力分布的影响.结果表明,切削速度对残余应力分布影响不明显,减小进给量能使表面残余拉应力和最大残余压应力减弱,增加预应力能够有效地减小表面残余拉应力和增大最大残余压应力.      

刀具几何参数对已加工表面残余应力影响的模拟

建立了平面应变状态下的正交切削模型,并基于热-弹塑性有限元理论和改进的Lagrange方法,利用有限元软件对切削过程和残余应力的获得过程进行模拟,得到了已加工表面残余应力的分布规律,以及刀具前角和刀刃圆弧半径对残余应力的影响规律。研究发现,残余应力的数值随着圆弧半径的增大而增大,随着刀具前角的增大而减小。本文的结论可为调整和控制残余应力、提高已加工表面质量提供指导。     

钢结构氧气切割开孔残余应力数值分析与实验研究

氧气切割是船体结构临时开孔工艺中的首选方法,其产生的残余应力对后序封孔焊接与结构安全性均有重要影响.基于氧气切割原理,建立了预热火焰与铁氧反应生热的组合热源模型;基于热弹塑性有限元法,建立了氧气切割开孔过程的数值计算模型,并分析了切割温度场与残余应力场分布规律.通过氧气切割开孔实验进行结果验证,采用红外热像仪测量表面温度分布,应用压痕应变法测量残余应力,实验结果与计算结果基本吻合.研究结果表明:在割缝边缘存在超过材料屈服点的拉应力区,其宽度受切割速度、开孔尺寸与纵向约束等因素的影响.     

Pb在金属切削过程中的减摩机理

本文介绍了利用电子探针技术探查切削区域得到的结果──在含Ｐｂ钢切削过程中 刀具与工件的界面上附有不连续Ｐｂ膜。在试验观察的基础上，提出了一个新的切削 过程中单Ｐｂ微粒减摩模型，论述了Ｐｂ起减摩作用的本质──降低界面剪切强度。 理论分析表明，钢材中Ｐｂ含量越高，在切削过程中其进给切削力越低，已加工表面 光洁度越高。在理论分析之后，叙述了切削试验验证的情况，理论与实际取得了很好 的一致。     

小切深条件下磨削表面完整性变化机理

磨削表面强化后的残余应力及表面层硬度的改变是评价零件加工表面完整性的重要指标,并对零件的疲劳强度、耐磨损性能等影响显著.针对工程中更为多见的小切深磨削工艺过程,基于45钢试件磨削加工试验,以磨削变质层的金相组织、厚度、表面硬度和残余应力为研究对象,重点讨论了小切深条件下磨削表面变质层组织特征与形成机理.结果表明:在小切深干磨削条件下,工件表层存在残余拉应力,应力值随磨削深度的增加或工件速度的增加而减小;工件表面变质层厚度随磨削深度的增加或工件速度的减小而增大.试验结果说明,在小切深干磨削条件下,合理确定磨削用量及砂轮特性参数等,可使工件表层产生强化作用.     

正交切削的切削弯矩预报理论的研究

根据带弯矩的正交切削新模型，提出了切削弯矩的理论预报方案，其特点是考虑了第一变形区和刀－屑接触区的实际应力分布，考虑了工件材料变形强化的影响，实验表明：切削弯矩的预报结果与实测结果取和良好的一致，与切屑控制理论比说明，用切削弯矩的规律解释切屑的卷曲，折断机理是符合实际的。