近年來(lái),由于以鈦合金為材料的加工零部件具有輕量化、高可靠性和長(zhǎng)服役壽命等優(yōu)點(diǎn),使其在航空及國(guó)防等領(lǐng)域的使用率逐年提高。然而由于鈦合金的高硬度和脆性使其加工性能極差,難以獲得理想的切削表層,而鈦合金零件疲勞失效時(shí)的疲勞裂紋多起始于表面或表層部位。因此,切削表層特性的研究對(duì)提高鈦合金零件的抗疲勞性能具有重要意義。本文以Ti-6Al-4V和TA2為研究對(duì)象,探究高速切削鈦合金表層特性對(duì)疲勞性能的影響規(guī)律,主要研究方法和成果如下:1.對(duì)Ti-6Al-4V進(jìn)行單因素車(chē)削試驗(yàn),對(duì)切削后的表面形貌進(jìn)行觀察,探究高速切削Ti-6Al-4V表面形貌的形成規(guī)律。對(duì)不同切削表面形貌的疲勞試樣進(jìn)行高周疲勞試驗(yàn),并結(jié)合Peterson模型探究高周疲勞壽命對(duì)切削加工形貌的敏感度,研究表明:有效應(yīng)力集中系數(shù)K_f隨表面形貌的惡化而逐漸增大,有效應(yīng)力集中系數(shù)K_f與疲勞壽命之間呈反比關(guān)系;Ti-6Al-4V的高周疲勞斷裂形式存在塑性斷裂,表面形貌的加工質(zhì)量越差,韌窩尺寸越大、深度越淺、塑性斷裂程度越大。2.針對(duì)鈦合金切削表層的高溫氧化現(xiàn)象,對(duì)TA2和Ti-6Al-4V進(jìn)行對(duì)比研... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)理工大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金切削表層Fig.1.1Titaniumalloycuttingsurfacelayer

-7-為解決以上在表層特性對(duì)疲勞性能影響的研究中存在的問(wèn)題，本文以鈦合金Ti-6Al-4V和工業(yè)純鈦TA2為研究對(duì)象。首先通過(guò)高速切削試驗(yàn)加工Ti-6Al-4V疲勞試樣，對(duì)切削過(guò)程中切削力、切削振動(dòng)加速度試樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立單自由度工件-刀具振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及刀具刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡方程，并結(jié)合切削表面形貌觀察試驗(yàn)的結(jié)果，探究隨進(jìn)給量變化時(shí)鈦合金Ti-6Al-4V切削表面形貌的形成機(jī)理；對(duì)加工后的Ti-6Al-4V疲勞試樣進(jìn)行高周疲勞試驗(yàn)，并結(jié)合切削形貌形成特性研究的結(jié)果，建立Peterson模型分析表面形貌對(duì)疲勞壽命的影響；對(duì)疲勞斷口進(jìn)行分析，探究Ti-6Al-4V試樣隨進(jìn)給量變化時(shí)疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展規(guī)律。其次，通過(guò)基于密度泛函理論的第一性原理分析鈦合金Ti-6Al-4V和工業(yè)純鈦TA2的切削氧化層的形成機(jī)理；并通過(guò)高速切削試驗(yàn)加工疲勞試樣，通過(guò)對(duì)疲勞斷口進(jìn)行觀察，結(jié)合切削氧化層的形成機(jī)理分析表層特性對(duì)鈦合金疲勞性能的影響規(guī)律。本論文框架結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2論文框架Fig.1.2Paperframework

-10-圖2.1切削力測(cè)量工作系統(tǒng)示意圖Fig.2.1Schematicdiagramofworkingsystemforcuttingforcemeasurement圖2.2為切削力均方根值隨進(jìn)給量變化圖，從圖中可以看出，隨進(jìn)給量得增大，切削力的均方根值逐漸增大。圖2.2切削力的均方根隨進(jìn)給量變化Fig.2.2Therootmeansquareofcuttingforcevarieswithfeedrate刀具振動(dòng)測(cè)量裝置是由美國(guó)PCB公司生產(chǎn)的型號(hào)為DYTRAN的三向加速度傳感器，采集卡的型號(hào)為NI9234，其采樣頻率為10240Hz。利用Origin軟件對(duì)采集的隨進(jìn)給量變化的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行去空轉(zhuǎn)、平滑處理后，進(jìn)行快速傅里葉變換，得到隨進(jìn)給量變化的振動(dòng)加速度頻譜圖，切削振動(dòng)加速度在頻率為4kHz~5kHz范圍內(nèi)振動(dòng)最為明顯。三個(gè)坐標(biāo)分別表示頻率、進(jìn)給量和振動(dòng)加速度值，如圖2.3所示。隨著進(jìn)給量的增大，振動(dòng)加速度的均方根也隨之增大，如圖2.4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]干切削表面殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 何志鋒.南華大學(xué) 2016
[2]純鈦植入體切削氧化膜形成及耐腐蝕性研究[D]. 王干.山東大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3390647