TC4钦合金高速切削加工研究现状
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TC4钛合金切削过程的有限元模拟钛合金是一种具有优良性能的金属材料,广泛应用于航空航天、船舶制造、医疗器械等领域。
然而,由于其高强度和难切削的特性,钛合金切削过程中常常面临着刀具磨损、切削力过大、表面质量差等问题。
因此,利用有限元模拟方法对钛合金切削过程进行研究具有重要意义。
钛合金切削过程的有限元模拟可以分为三个主要步骤:建立模型、定义材料属性和切削条件、进行仿真分析。
首先,建立模型是有限元模拟的首要任务。
通常情况下,可以采用三维固体模型来描述钛合金工件。
在建立模型时,需要考虑切削区域的几何形状和切削刀具的位置。
此外,还需要注意钛合金的非线性行为和切削过程中材料去除的位置、方向等因素。
其次,定义材料属性和切削条件是模拟分析的基础。
钛合金的材料属性包括弹性模量、屈服强度、切削硬化指数等。
这些参数需要通过实验或文献数据进行获取,并在模型中进行设定。
切削条件包括切削速度、切削深度和进给率等,这些参数直接影响切削力和刀具磨损。
最后,进行仿真分析是利用有限元模拟方法得出钛合金切削过程中的关键信息。
主要包括切削力、温度分布和变形等。
切削力是评估切削过程中刀具负荷的重要指标,可以用来评估加工性能和刀具寿命。
温度分布可以用来评估加工过程中材料热变形、刀具磨损和冷却效果等。
变形分析可以提供切削过程中工件形状和表面质量的信息。
在实际应用中,钛合金切削过程的有限元模拟可以帮助优化刀具设计、切削参数选择和冷却系统设计。
通过调整切削条件和改进刀具形状,可以降低切削力、提高表面质量,从而提高加工效率和降低成本。
总之,钛合金切削过程的有限元模拟是一种有效的工具,可以帮助优化加工过程和提高产品质量。
随着材料科学、数值计算和计算机技术的不断进步,钛合金切削过程的有限元模拟将在未来发挥更大的作用。
增材制造钛合金tc4的变形及失效机理研究增材制造技术是一种新型的制造方式,它可以快速、准确地将材料加工成所需的形状。
而钛合金作为一种轻质、高强度的金属材料,在航空、航天、医疗等领域具有广泛的应用前景。
本文将从增材制造钛合金tc4的变形及失效机理两个方面进行探讨。
我们来了解一下增材制造钛合金tc4的基本情况。
TC4是一种高温强度和抗蠕变性能优良的钛合金,其成分主要包括Ti(钒)、C(碳)等元素。
在增材制造过程中,TC4可以通过激光熔融成形、电子束成形等方式得到。
与传统的锻造或铸造工艺相比,增材制造具有更高的生产效率和更好的精度控制能力。
随着增材制造技术的应用越来越广泛,人们也逐渐发现了一些问题。
其中最突出的问题就是材料的变形性能和疲劳寿命难以满足实际需求。
这主要是由于增材制造过程中存在的一些缺陷和不足所致。
比如说,在激光熔融成形中,由于材料的熔化和凝固过程受到温度梯度的影响,容易形成内部应力集中区域,从而导致材料的变形性能下降;在电子束成形中,由于材料的蒸发和冷凝过程受到速度场的影响,容易形成表面缺陷和微裂纹,从而导致材料的疲劳寿命缩短。
为了解决这些问题,研究人员们进行了大量的实验和理论分析。
他们发现,要想提高增材制造钛合金tc4的变形性能和疲劳寿命,关键在于优化材料的微观结构和组织形貌。
具体来说,可以从以下几个方面入手:第一,改进增材制造工艺参数。
比如说,可以通过调整激光功率、扫描速度、冷却剂流量等参数来优化材料的熔化和凝固过程,减少内部应力集中区域的形成;可以通过调整电子束功率、扫描速度、偏转角度等参数来优化材料的蒸发和冷凝过程,减少表面缺陷和微裂纹的形成。
第二,引入新型添加剂。
比如说,可以添加一些纳米颗粒或者复合材料作为添加剂,以改善材料的微观结构和性能。
这些添加剂可以在材料中形成一些特殊的位点或者界面,从而起到增强强度、降低变形、提高疲劳寿命的作用。
第三,探索新的材料组合。
比如说,可以将钛合金与其他金属或者非金属材料进行复合,以获得更好的性能表现。
冶金冶炼M etallurgical smeltingTC4钛合金热处理工艺的研究现状及进展郭 凯,何忝锜,和 蓉(西安西工大超晶科技发展有限责任公司,陕西 西安 710200)摘 要:本文首先针对TC4钛合金的热处理工艺,当下在固溶处理(固溶温度、冷却速率)、时效处理(时效温度、时效时间)、深冷处理,这几方面的研究现状进行了分析,然后针对这些研究的现状,在未来的发展趋势上提出了几点分析,以供各位业界同仁参考和指导。
关键词:TC4钛合金;热处理;工艺中图分类号:TG156 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2021)07-0016-2Research status and progress of heat treatment process of TC4 titanium alloyGUO Kai, HE Tian-qi, HE Rong(Xi'an xigongda Chaojing Technology Development Co., Ltd,Xi’an 710200,China)Abstract: In this paper, the heat treatment process of TC4 titanium alloy, the current research status of solid solution treatment (solution temperature, cooling rate), aging treatment (aging temperature, aging time), cryogenic treatment were analyzed, and then in view of these research status, several analysis on the future development trend were put forward, for your reference and reference Guide.Keywords: TC4 titanium alloy; heat treatment; process近些年来我国对TC4钛合金,在热处理的工艺研究上,取得了一些比较大的成果,TC4钛合金因此被广泛的应用到了汽车、航空航天、化工、船舶等一些行业。
钛合金的切削加工现状及高效切削策略作者:吴伟涛来源:《中国科技纵横》2012年第05期摘要: 在阐述钛合金材料切削加工特点的基础上,进一步就其难加工性及影响钛合金切削加工的关键因素进行了分析,论述了高速切削机理和加工特点,并着重就高速切削钛合金的可行性,切削速度范围及刀具等进行了探索研究。
关键词: 钛合金高速切削刀具钛合金由于其比重小、热强度高、热稳定性和抗腐蚀性好等特性,被广泛用于航空、航天、原子能和化学工业中,但该材料切削加工困难,一直以来解决钛合金加工效率低,表面质量差的技术难题。
随着先进制造技术愈来愈广泛地应用于制造业,高速切削技术应用于钛合金的切削加工显现出了明显的优越性。
1、钛合金的切削加工性(1)切削温度高,属于难加工材料之一。
(2)钛合金在600℃以上时,与气体发生剧烈的化学反应。
钛与氧、氮产生间隙固熔体,对刀具有强烈的磨损作用。
(3)钛合金的塑性比较低,切屑与前刀面的接触长度很小,使前刀面上应力增大,刀刃容易发生破损。
(4)钛合金的弹性模量低,弹性变形大,加工表面与后刀面的接触面积特别大,摩擦也非常严重。
(5)粘刀现象严重。
钛的亲和性强,切削过程中,钛屑及被切表层与刀具材料咬合,产生严重的粘刀现象,容易引起刀具强烈的粘结磨损。
(6)表层硬化严重。
加工钛合金时除了塑性变性产生的表层硬化外,由于钛元素化学活性大易形成污染层而导致表层硬化。
2、钛合金的高速切削加工钛合金化学亲和力大,导热性差且强度高,使切削温度大幅提高、刀具磨损加剧,用传统的加工方法难以加工,钛合金加工的高成本是阻碍其广泛使用的主要原因,寻求一种高效率、低成本的加工方法已成为当今钛合金研究的热点。
迄今已经有了一些方法,如热处理、加热切削、向切削区引入超声波及振动等,但这些方法普遍存在着效率低,成本高且加工质量难保证等弊端。
这里介绍适宜于钛合金加工的可大幅提高生产效率及加工质量的先进制造工艺技术——高速切削加工。
2.1高速切削特点及适用范围高速切削加工在切削原理上是对传统切削认识的突破,在切削机理上与常规切削不一样,高速切削有其自身的特点及适用范围。
高速切削技术现状及存在的问题切削加工是机械加工应用最广泛的加工方法之一,而高速是它的重要发展方向,其中包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。
高速切削能够大幅度提高生产效率和单位时间内材料切除率,改善加工表面质量降低加工费用。
高速切削的概念与高速切削技术高速切削是一个相对概念,如何定义,目前尚无共识。
而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范围,因而也很难就高速切削的速度范围给出一个确切的定义。
高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。
因此,高速切削加工是一个复杂的系统工程,涉及机床、刀具、工件、加工工艺过程参数及切削机理等诸多方面。
2 高速切削技术国外发展现状从德国Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念,并于同年申请了专利以来,高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶段、高速切削应用探索阶段、高速切削的初步应用阶段、高速切削的较成熟阶段等四个阶段,现已在生产中得到推广应用。
特别是20世纪80年代以来各工业发达国家相继投入大量人力、财力,研究开发高速切削技术及相关技术,发展迅速。
国外近几年来高速加工机床发展迅速,美国、法国、德国、日本、瑞士、英国、加拿大、意大利等国家相继开发了各自的高速切削机床。
高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术,通常采用主轴、电动机一体化的电主轴部件,实现无中间环节的直接传动,主轴支承一般使用陶瓷轴承、静压轴承、动压轴承、空气轴承以及油0气润滑、喷射润滑等技术,也有使用磁力轴承的。
进给系统则开始采用直线电动机或小导程大尺寸高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠,以提供更高的进给速度和更好的加、减速特性,最大加速度可达2~10g。
TC4-DT钛合金切削加工参数研究
殷志碗;郝宇;陈伟伦;王东伟;苏楠
【期刊名称】《江苏建筑职业技术学院学报》
【年(卷),期】2024(24)1
【摘要】针对YG8和TiAlN涂层硬质合金两种刀具,通过单因素车削、低速铣削及正交高速铣削加工试验,探究刀具切削工艺参数对TC4-DT钛合金加工件表面粗糙度、表层硬度的影响规律。
实验结果表明:钛合金的表面粗糙度随着切削三要素发生变化,切削速度越高,粗糙度越低;进给量越大,粗糙度越大;但随切削深度波动变化。
使用TiAlN涂层硬质合金立铣刀进行加工得到的平均表面粗糙度小于YG8硬质合金立铣刀,且加工表面硬度变化更小,更适合用于TC4-DT的铣削加工。
【总页数】6页(P59-63)
【作者】殷志碗;郝宇;陈伟伦;王东伟;苏楠
【作者单位】扬州工业职业技术学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG50
【相关文献】
1.粗加工切削参数对钛合金多工步加工过程的影响
2.基于钻削性能试验的3D打印钛合金加工切削参数研究
3.钛合金切削加工参数优化数学模型及工艺参数分析研究
4.切削加工钛合金的切削参数优化研究
5.钛合金材料切削加工参数优化和实验研究
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TC4钛合金电火花线切割加工技术研究摘要:本文针对TC4钛合金在电火花线切割加工中的问题,在深入分析钛合金物理化学性质和电火花线切割加工原理的基础上,进行了实验研究和工艺优化。
通过对研究结果的分析,得出了一系列的结论和建议。
研究表明,使用硬质合金导电丝作为线切割的导电线,可以达到高效的切割效果。
在加工过程中,应控制电缆电荷和放电电压的大小,选择合适的工作液和切割参数,对提高切割加工精度和效率有重要作用。
在实验过程中发现,TC4钛合金的切割面在切割后呈现出一定的毛刺和烧损现象,通过添加能量均匀分布剂和提高大气穴道的压力,可以改善这些问题。
整篇文章系统阐述了TC4钛合金电火花线切割加工技术研究的过程和方法,为这种新型材料的切割加工提供了有益的借鉴经验。
关键词:TC4钛合金;电火花线切割;硬质合金导电丝;工作液;切割参数;能量均匀分布剂;大气穴道。
Abstract:In view of the problems in the electrical discharge wire cutting of TC4 titanium alloy, this paper conducted experimental research and processoptimization on the basis of in-depth analysis of the physical and chemical properties of titanium alloy and the principle of electrical discharge wire cutting. A series of conclusions and suggestions were obtained through the analysis of the research results. The results showed that the use of hard alloy conductive wire as the cutting wire could achieve efficient cutting effect. During the processing, it is important to control the size of cable charge and discharge voltage, choose suitable working fluid and cutting parameters, which can improve the cutting accuracy and efficiency. During the experiment, it was found that the cutting surface of TC4 titanium alloy showed some burrs and burn, and the addition of energy uniform distribution agent and the increase of atmospheric pressure could improve these problems. The whole article systematically expounds the process and method of TC4 titanium alloy electrical discharge wirecutting technology research, and provides valuable reference experience for the cutting and processing of this new type of material.Keywords: TC4 titanium alloy; electrical discharge wire cutting; hard alloy conductive wire; working fluid; cutting parameters; energy uniform distribution agent; atmospheric channelIn the study of TC4 titanium alloy electrical discharge wire cutting technology, the researchers found that the use of hard alloy conductive wire and appropriate working fluid can significantly improve the cutting efficiency and quality of TC4 titanium alloy. In addition, the optimization of cutting parameters also plays a vital role in improving the cutting efficiency and reducing the surface roughness of the workpiece.To further enhance the cutting performance of TC4 titanium alloy, the researchers proposed the use of an energy uniform distribution agent. The agent can effectively improve the material removal rate and reduce the wire electrode wear during the cutting process. Moreover, the agent can also reduce the occurrence of surface defects such as cracks and adhesion, which is critical for the production ofhigh-quality workpieces.Furthermore, the researchers also explored the impact of atmospheric channel on the electrical discharge wire cutting of TC4 titanium alloy. They found that a decrease in atmospheric pressure can effectively reduce the discharge energy and improve the cutting efficiency and quality. This finding provides a new perspective for the optimization of electricaldischarge wire cutting parameters of TC4 titanium alloy.In summary, the study of TC4 titanium alloy electrical discharge wire cutting technology is of great significance for the development of advanced manufacturing and processing. The research results can provide valuable reference experience for the cutting and processing of TC4 titanium alloy and other new materials in the futureFurthermore, the application of electrical discharge wire cutting technology in the aerospace industry has led to significant improvements in manufacturing efficiency and component quality. The ability to precisely cut titanium alloys allows for theproduction of complex and intricate parts needed for modern aerospace technologies.However, challenges still remain in the electrical discharge wire cutting of titanium alloys. For example, the process can be time-consuming, and the wire electrode can wear quickly when cutting dense materials. Moreover, the production of fine andintricate parts using this technology requires high levels of expertise and experience.To overcome these challenges, researchers are continuously exploring new cutting parameters and optimizing existing techniques. For instance, some studies suggest that the use of cryogenic cooling can enhance the efficiency and quality of electrical discharge wire cutting by reducing wire wear and improving surface finish. The use of advanced optimization techniques such as artificial intelligence and machine learning is also being explored to further enhance process efficiency and reduce waste.In conclusion, the study of TC4 titanium alloy electrical discharge wire cutting technology has significant implications for the manufacturing and processing of advanced materials in the aerospace industry. As technology continues to evolve, it is expected that further advancements in cutting parameters and optimization techniques will emerge, leading to even greater efficiency, precision, and qualityFurthermore, the application of electrical discharge wire cutting technology is not limited to the aerospace industry. It can be applied to other industries, such as medical, automotive, and electronics, to produce high-precision and complexcomponents from challenging materials.Moreover, the integration of electrical discharge wire cutting technology with other advanced manufacturing techniques, such as additive manufacturing and hot isostatic pressing, has the potential to revolutionize the production of complex components with enhanced mechanical properties.However, the adoption of advanced manufacturing techniques such as electrical discharge wire cutting technology requires a highly skilled workforce and substantial investment in equipment and infrastructure. Therefore, industry and academia should collaborate more closely to provide technical training and support to the manufacturing workforce, as well as develop new business models to facilitate the adoption of advanced manufacturing techniques.In conclusion, the use of electrical discharge wire cutting technology for the machining of titaniumalloys has enabled the production of high-precisionand complex components with excellent mechanical properties. The development of advanced cutting parameters and optimization techniques has further enhanced the process efficiency and reduced waste. As technological advancements continue to emerge, thepotential for electrical discharge wire cutting technology to transform the manufacturing industry is immense, with implications far beyond the aerospace industryIn conclusion, the machining of titanium alloys has undergone significant advancements, enabling the production of precise and intricate components with exceptional mechanical properties. With the development of advanced cutting parameters and optimization techniques, the efficiency of the process has been further improved, resulting in reduced waste. Furthermore, the potential for electrical discharge wire cutting technology to transform the manufacturing industry is vast, with implications beyond the aerospace sector。
钛合金切削加工技术研究进展摘要:钛合金具有比强度高、热强性好、耐腐蚀性高的特点,因此在航空领域得到广泛应用。
本文首先简要描述了钛合金相对其他金属材料的优势和其在航空领域的应用现状,然后从材料特性方面综述了其切削加工性的特点。
最后,根据钛合金加工过程中高温、高粘的特性优选刀具结构及材质,叙述了钛合金切削工艺研究现状。
关键词:钛合金;刀具;工艺钛及钛合金是国防、经济和技术发展的战略要素,它们被称为战略金属,21世纪的第三代金属,广泛应用在航空发动机和飞机制造业。
同其他金属结构材料比较,其具有三个显著优点:比强度高、热强性好、耐腐蚀性高。
金属钛及其合金作为结构材料具有许多吸引人的特性,但它们也有一个主要缺点,即初始成本较高。
其中,造成钛合金零件价格高的原因有很多,加工成本是主要原因之一。
因钛合金材料黏性大、温度高极易造成刀具磨损,为减小刀具损耗,往往加工速度比普通钢件低50%,如何优选加工刀具,提高钛合金材料的加工效率,成为钛合金切削加工领域的难题。
一、钛合金在航空领域的应用在航空制造领域的选材方面,通常从这几个方面入手:1、能够减轻飞机的重量。
钛合金具有较高的比强度(强度密度比),使其拥有较低的密度(比钢低50%)和机械性能。
例如,在起落架结构中,由于钛合金具有更好的强度密度比,用钛合金替代高抗拉强度钢材可显著减轻重量。
2、具有抗腐蚀性。
与钢不同,钛合金不存在腐蚀问题,从而降低了定期维护成本,提高了资产利用率。
3、能够承受飞机在高速飞行中产生的热载荷。
钛合金的热膨胀系数不到铝合金的一半,比钢低约75%。
即使在较小的温度范围内,钢或铝合金的热膨胀系数也可能导致部件变形甚至断裂,钛合金则不会出现这种情况。
目前最为典型的钛合金材料Ti-6Al-4V合金,它是1954年美国研制成功的,由于它的耐热性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,成为钛合金工业中使用量高达75%~85%的钛合金,现在仍是航空应用的主体,其他许多钛合金都可以看作是Ti-6Al-4V的改型。
TC4钛合金切削过程的有限元模拟TC4钛合金因其优异的综合性能,在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
而钛合金的切削加工一直是一个具有挑战性的过程,原因在于其高硬度、高切削温度和高切削力等特性。
为了改进切削过程的效率和品质,有限元模拟成为一种有效的工具。
下面,我们将对TC4钛合金切削过程的有限元模拟进行详细介绍。
有限元模拟是一种基于数值方法的模拟技术,将实际的切削过程转化为数学模型,并利用计算机软件对其进行求解和分析。
通过有限元模拟,我们可以预测切削过程中的切削力、切削温度和切削变形等参数,从而优化切削过程的参数和工艺。
首先,我们需要建立切削过程的有限元模型。
模型的建立需要考虑切削刀具、工件和切削区域的几何形状和材料特性等因素。
在切削模型中,采用实体元素表示切削刀具和工件,并将切削区域离散化为小网格。
对于TC4钛合金的材料特性,我们需要考虑它的塑性变形、热传导和变形硬化等因素。
接下来,我们需要定义切削过程的边界条件。
边界条件包括刀具的加工速度、切削深度和进给速度等参数。
同时,还需要考虑切削液的冷却效果和摩擦系数等因素。
这些参数将直接影响切削过程中的切削力和切削温度。
有限元模拟过程中,我们需要选择合适的切削模型和数值求解方法。
切削模型一般包括切削力模型、切削温度模型和切削变形模型等。
对于TC4钛合金的切削过程,我们可以选择Johnson-Cook模型或者经验公式来描述切削力和切削温度的变化。
数值求解方法一般采用有限元软件进行计算,如ANSYS、ABAQUS等。
最后,我们需要对有限元模拟结果进行验证和分析。
模拟结果包括切削力、切削温度和切削变形等物理量的分布和变化规律。
通过与实际切削加工结果的对比,可以评估模拟的准确性,并进行参数优化和工艺改进。
总结起来,TC4钛合金切削过程的有限元模拟是一种重要的工艺优化工具。
通过模拟,我们可以预测切削过程中的切削力、切削温度和切削变形等参数,从而优化切削过程的参数和工艺。
高速切削刀具的发展现状与技术研究作者:冯剑来源:《科学与财富》2020年第09期摘要:本文将通过告诉切削刀具在工业制造业的实际应用、刀具材料、刀具结构等方面对高速切削刀具的现状进行分析,并对高速切削刀具的动平衡技术进行重点介绍。
关键词:高速切削刀具;现状分析;技术研究引言:当前工业机械零件的主要是通过切削、磨削等技术手段完成的,而高速切削刀具技术凭借其自身的优势必将成为切削加工的主要发展方向——在对零件高速切削加工中,能够有效的降低刀具切削的力度,控制刀具切削温度上升速度,提高加工零件的表面质量,实现零件加工成本控制。
为更好的实现零件的高速化切削加工,还需要对高速切削刀具进行不断的研发,探求更适合高速切削刀具的新型材料,改进高速切削刀具结构,提升高速切削刀具工业应用技术。
1.高速切削刀具发展现状1.1.高速切削技术的实际应用现状“高速切削”正以无可比拟的优势逐步成为模具制造业与飞机制造业的“得力干将”。
高速切削在航空领域成功替代了焊接技术,有效降低了零件的焊缝率,提高了零件的可靠性、抗震性与零件自身强度。
高速切削技术在汽车工业的应用,在很大程度上成为了汽车产品更新换代的关键技术。
在新车型设计投产后,高速切削技术能够通过缩短模具制造周期,加快汽车新产品的上市速度,帮助汽车企业在产品更新换代中更好地满足消费者需求,提升产品的市场竞争力。
由此可见,告诉切削技术在航空、汽车生产领域的应用,可以帮助企业更好地适应市场个性化需求,产品单一、生产数量巨大的传统产业模式正在逐步向多品种、多批量转变,又过去传统的组合机床刚性生产朝着柔性生产与高速加工转变。
1.2.刀具材料现状高速钢、硬质合金是当前我国高速切削刀具最普遍的制作材料,尤其是硬质合金焊接刀具最常见,在工业生产当中几乎不会选择粉末冶金高速钢、铝高速钢等。
近年来,国产的高速钢自身品质降低,直接造成含钴高速钢刀具质量下降;高性能硬质合金、细颗粒硬质合金的产量较低,无法成为高速切削刀具的主流材料。