超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究

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超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

超声振动车削TC4钛合金的切削性能研究

传统车削技术作 为零件加工的一种重要手段 ,广泛用 于制 深入 ,但其瞬时切 削力变化规律仍不清楚 ,对超声振动 车削的切
造业 ,但在加工钛合金类热导率低 、弹性模量小等特点 的材料时 , 削性能展开研究 ,有助于掌握超声振动车削加工机理『句。因此 ,采
常常 因为其高切削温度 、严重 回弹等 问题 ,制约加工效率l1l。
Study on Cutting Performance of TC4 Titanium Alloy by Ultrasonic Vibration Turning HU Zhi-te,QIN Na,LIU Fan
(School of Mechanical Engineering,Southwest Jiaotong University,Siehuan Chengdu 610031,China)
超声振动车削是在刀具上施加一定振幅的超高频振动,以脉冲形
刀具在 方向做简谐振动 ,频率 工件水平 向右匀速进给 ,
式切削工件 的加工技术 。在一个振动周期内刀具有效切 削时间 速度 且 小于刀具的最大振动速度 2"rrfA,否则在切削过程 中
短 ,大部分时间刀具与工件 、切屑处于分离状态 ,这种稳 定的切削 刀具将始终与切屑接触 ,不能实现有效 的振动切削 ,如图 1所示 。
分离特 『生可 以有效降低切削过程 中的切削力和切削温度 ,弥补传
为形象分析刀具运动轨迹 ,以工件为参 照物 ,将 刀具看作在
统 车削 的一些不足[2-31。文献哗f对镍铬铁合金材料开展超声振动 切削方 向上 以速度 向左进给的 同时叠加频率 厂的简谐振动 ,
车削实验 ,发现超声振动可以有效 改善加工表面质量 ,降低切 削 刀具切削速度可表示为 : = +21T ·cos(2盯. )

超声波辅助金属冶炼技术

超声波辅助金属冶炼技术
人才培养
加强专业人员的培训和技能提升,为该技术 的推广和应用提供人才保障。
设备优化
降低超声波辅助金属冶炼设备的成本,提高 设备的可靠性和稳定性。
环保关注
关注环保问题,加强废气、废水处理和排放 的研究和治理,推动绿色发展。
05 实际应用案例分析
CHAPTER
某钢铁企业的超声波炼铁实践
总结词
高效、环保、节能
节能减排
超声波辅助金属冶炼能够降低 熔炼温度,缩短熔炼时间,从 而减少能源消耗和排放。
提高生产效率
超声波的空化效应能够加速金 属熔体的传质过程,缩短熔炼 周期,提高生产效率。
改善金属组织结构
超声波能够促进金属熔体中的 晶体生长,改善金属的微观组 织结构,提高金属的力学性能

挑战与问题
技术成熟度
超声波辅助金属冶炼技 术仍处于发展阶段,需 要进一步提高技术成熟
量。
该技术利用超声波的物理和化学效应, 如空化、声流、声化学等,对金属熔体 进行有效的搅拌、破碎、细化、除气和 除渣,从而达到优化金属冶炼过程和提
高产品质量的目的。
超声波辅ห้องสมุดไป่ตู้金属冶炼技术具有许多优点 ,如高效、节能、环保等,已成为金属
冶炼领域的研究热点。
对未来发展的展望
随着科学技术的不断进步和工业生产的持续发展,超 声波辅助金属冶炼技术将不断得到完善和优化,进一
超声波的空化效应能够强化铁矿粉的 还原反应,提高还原速率,缩短冶炼 时间。
超声波的搅拌作用能够强化铁水中的 传热和传质过程,提高热效率和化学 反应速率。
超声波辅助炼钢技术
超声波辅助炼钢技术是指利用 超声波的物理作用,在炼钢过 程中优化钢的成分、提高钢的
质量和降低能耗的技术。

钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削研究

钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削研究

结论与展望
本次演示通过对钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削技术的深入研究,得出了以 下结论:超声椭圆振动铣削技术可有效提高钛合金薄壁件加工效率、降低切削力 与切削温度、提高工件表面质量并延长刀具使用寿命。然而,仍存在一些不足之 处,如未能对不同材料和厚度范围的钛合金薄壁件进行深入研究、实验样本量相 对较小等。
实验结果表明,优化后的高速铣削加工工艺在提高铝合金薄壁件加工效率和 精度方面具有显著效果。表面粗糙度仪和显微硬度计结果显示,优化后的工艺所 得工件表面粗糙度和硬度均有所改善。此外,通过统计分析,发现优化后的工艺 相比传统工艺,生产效率提高了20%,刀具损耗降低了15%。
结论本次演示通过对铝合金薄壁件高速铣削加工工艺的研究,提出了相应的 优化措施。通过实验验证,优化后的工艺在提高铝合金薄壁件加工效率和精度方 面具有显著效果。本次演示的研究对铝合金薄壁件高速铣削加工工艺的改进具有 一定的指导意义,为相关领域的应用提供了参考。
研究方法
本次演示采用理论分析与实验研究相结合的方法,对钛合金薄壁件超声椭圆 振动铣削技术进行了深入研究。首先,基于振动理论和有限元方法,对超声椭圆 振动铣削过程中的振动行为、切削力、切削温度等进行了理论分析。然后,通过 实验设计与制造,搭建了超声椭圆振动铣削实验平台,并选用不同工艺参数进行 实验,以获得最优的铣削效果。最后,对实验结果进行数据处理和分析,探讨了 工艺参数对铣削效果的影响规律。
参考内容
摘要:本次演示主要探讨铝合金薄壁件高速铣削加工工艺的优化方法。针对 现有工艺中存在的问题,提出了相应的优化措施。通过实验验证,优化后的工艺 可有效提高铝合金薄壁件的生产效率和加工质量。本次演示的研究对铝合金薄壁 件高速铣削加工工艺的改进具有一定的指导意义。
引言铝合金薄壁件在工业领域被广泛应用,如航空航天、汽车制造等。其具 有重量轻、比强度高等优点,但加工过程中易产生变形、裂纹等问题。高速铣削 加工工艺是一种高效、精确的加工方法,但在铝合金薄壁件的加工中仍存在一定 难度。因此,研究铝合金薄壁件高速铣削加工工艺的优化方法具有重要的实际意 义。

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》

《超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料仿真与实验研究》一、引言随着现代工业的快速发展,颗粒增强钛基复合材料因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性,在航空、航天、医疗及汽车制造等领域得到了广泛应用。

然而,由于这种材料的高硬度和复杂的内部结构,其加工难度较大。

超声辅助铣削技术作为一种新型的加工方法,能够有效地解决这一难题。

本文将通过仿真与实验相结合的方式,对超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的过程进行研究。

二、仿真研究1. 材料模型与参数设定在仿真过程中,我们首先建立了颗粒增强钛基复合材料的有限元模型。

根据实际材料特性,设定了合理的材料参数,包括弹性模量、硬度、热传导率等。

同时,考虑到超声辅助铣削的特殊性,我们还设定了刀具的材料及几何参数。

2. 仿真过程与结果分析仿真过程中,我们模拟了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的整个过程,包括切削力的变化、切削温度的分布以及材料的去除过程等。

通过分析仿真结果,我们发现,在超声辅助的作用下,切削力明显减小,切削温度分布更加均匀,有利于提高加工质量和效率。

三、实验研究1. 实验设备与材料准备实验中,我们采用了颗粒增强钛基复合材料作为实验材料,选用合适的刀具进行铣削。

同时,为了实现超声辅助铣削,我们使用了专用的超声设备。

2. 实验过程与数据记录在实验过程中,我们首先进行了无超声辅助的铣削实验,然后进行了超声辅助的铣削实验。

在每次实验中,我们记录了切削力、切削温度、表面粗糙度等数据。

通过对比两种实验结果,我们可以更直观地了解超声辅助铣削的优势。

四、结果与讨论1. 仿真与实验结果对比通过对比仿真和实验结果,我们发现两者在切削力、切削温度等方面具有较好的一致性。

这表明我们的仿真模型能够较好地反映实际加工过程,为进一步的研究提供了有力的支持。

2. 超声辅助铣削的优势分析从实验结果中可以看出,超声辅助铣削具有以下优势:首先,能够显著减小切削力,降低加工过程中的能量消耗;其次,能够使切削温度分布更加均匀,减少热损伤;最后,能够提高加工表面的质量,降低表面粗糙度。

超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究

超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究

超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究摘要:随着时代的发展,经济的增长,社会的进步,我国的综合国力逐渐提高,科学技术不断的改良、创新、进步,而这些改变随之而来的是我国的工业发展越来越迅速,以往的封建的旧的思想以及旧的技术、产品已近满足不了这个时代的需求,人们的生活水平不断提高,对于新兴的产品以及技术的需求越来越高,超声振动辅助钻削钛合金技术的发展就是其中之一.关键词:超声振动辅助钻削钛合金技术;机理;用途;工艺研究1.超声振动辅助钻削钛合金的机理随着科技的进步,社会的发展,超声振动辅助钻削钛合金的应用越来越普遍,其的原理基础还是应用了超声波的特点,超声波具有的特点有:特点1:超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。

特点2:超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。

特点3:超声与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应。

(治疗)超声振动辅助钻削在材料上的选择是很讲究的,超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金的原因是因为钛合金的机械Q值高,机械损耗小,并且钛合金的机械强度大。

所以用钛合金是比较好的。

但因为钛合金的成本比铝、钢的成本要高,所以一般情况下,大部分的材料厂用铝,用钢也是可以,总的来说,这主要是更具看场合的需要来决定的。

不仅如此,钛合金的材料还具有质轻高弹,超声波衰减小的特点,更重要的是,因为钛合金具有低密度、高比强度、弹性模量低、抗阻尼性能强的特点,所以,超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金是十分合适的,硬质合金钢和钛合金的区别一个是硬度,一个是质地。

钛合钢质地细腻而硬质合金坚硬却不细腻所以说在焊接时应该选用硬质合金钢,总的来说,超声振动辅助钻削在材料上的选择是十分重要的,选择钛合钢是十分合适的。

2.超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究如今,全球的发展十分迅速,尤其是中国,近几年,随着社会的进步,经济的增长,超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究有了很大的进步,可以说,超声振动辅助钻削钛合金的技术近年来进入了一个全新的时期,可以说,超声振动辅助钻削钛合金的发展前景是光明的是明朗的,但是据专家人士分析,虽然最近几年超声振动辅助钻削钛合金技术有了很大的提升,但其技术与外国相比还是存在着许多差距的,其的发展还是不够稳定,不够成熟,还是有许多的问题需要我们解决的,下面,就像大家具体的介绍一下超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究。

超声振动辅助磨削技术应用研究进展

超声振动辅助磨削技术应用研究进展

合加工性能。

发展趋势
❖超声振动辅助磨削技术是一个新的研究领域,
其加工机理、加工方法及加工装置的研究还有待
于深入和完善。
发 展 趋 势
发展趋势
高效稳定超声振动系统研究
现有的实验及实用振动切削加工系统输出功率小
、能耗高,因此,期待实用的大功率振动系统到
发 展
目前为止,输出能量为4kW的振动系统已研制出
超声振动辅助磨削技术应用研 究进展
内容
1
前言
2
发展回顾
3
研究现状
4
发展趋势
前言
不足
概念
优势
前言
❖航空、电子、光学及通信工业的新技术迅猛发展,对 硬脆性材料、难加工材料和新型先进材料的需求日益增 多,对关键零件的加工效率、加工质量和加工精度提出 了更高的要求。
前言
❖传统加工方法是超精密磨削和单点金刚石切削; ❖产生较大的磨削力以及磨削热,引起工件表面、亚表面损 伤以及砂轮寿命低;
优点 提高材料去除率,延长工具的寿命
UV优AM点
提高脆性与研性域发生转变的临界切削深度, 实现脆性材料的延性域加工,使复杂光学元件 表面超精密加工可以不须采用磨削和抛光的方 法完成加工。
发展回顾
超 声
首先是应用在材料的切削加工

动 1927年,R.W.Wood和A.L.Loomis发表了有关

削 超声波加工的论文,超声加工首次提出。
维 超
期分离现象,磨削刃作用时间变短,摩擦系数大幅
声 振
度降低,从而促使磨削力大幅度减小,材料去除率
动 磨
显著增大。



研究现状
轴向振动使不同磨削刃的切削轨迹互相干涉而产生

钛合金高压冷却超声振动辅助切削加工实验

钛合金高压冷却超声振动辅助切削加工实验

钛合金高压冷却超声振动辅助切削加工实验
宋佳佳;钟旭佳
【期刊名称】《机械管理开发》
【年(卷),期】2024(39)4
【摘要】为了优化钛合金加工性能,设置高压冷却装置提升钛合金切削质量.设置了合适的切削参数取值区间,将其与常规切削方法进行对比,判断温度、刀具表面磨损程度改变情况.研究结果表明,采用超声振动切削方式时,刀具会跟工件发生分离,形成了更高压力的切削液,优化切削区冷却液流量与速度来达到更高换热速率,引起切削温度的持续降低.采用常规切削模式时形成了规则分布的沟槽,采用超声振动切削模式时则产生具有周期变化特征的织构,观察到大量的凹坑、凸起点以及部分"脊"状的形态.该研究有助于提高高压冷却超声振动辅助切削效率,为后续的加工参数优化奠定理论基础.
【总页数】3页(P40-41)
【作者】宋佳佳;钟旭佳
【作者单位】郑州城市职业学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.高压冷却和液氮冷却在切削钛合金中的应用
2.钛合金超声振动辅助切削研究进展
3.基于二维超声振动辅助的钛合金切削加工分析与试验研究
4.钛合金超声振动辅助
切削锯齿形切屑形成机理的数值分析5.钛合金椭圆超声振动辅助切削表面质量仿真研究
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TC4钛合金超声波椭圆振动切削仿真研究

TC4钛合金超声波椭圆振动切削仿真研究
第l l期 2 0 1 3年 1 1月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Mo du l a r M ac hi ne Too l & Au t o ma t i c Ma nu f a c t ur i ng Te c hni que
No. 1 1
NO V. 2 0 1 3
Ke y wo r d s:TC4 Ti a l l o y;u l t r a s o n i c a l l y e l l i pt i c a l v i b r a tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱi o n c u t t i n g;f in i t e e l e me n t s i mu l a t i o n
c u t t i ng c o n d i t i o n f u r t h e r,i s c o n d uc i v e t o he t h i g h pr e c i s i o n ma c h i n i n g o f TC4 Ti a l l o y.
工 。
关键 词 : T C 4钛合 金 ; 超声 椭 圆振 动切 削 ; 有 限元仿 真
中图分 类号 : T H1 6 ; T G 6 5 文 献标 识码 : A
S i mu l a t i o n S t u d y o f Ul t r a s o n i c a l l y E l l i p t i c a l Vi b r a t i o n Cu t t i n g o f TC 4 T i Al l o y
Abs t r a c t :Th e u l t r a s o n i c a l l y e l l i pt i c a l v i b r a t i on c u t t i n g mo d e l o f TC4 Ti a l l oy wh i c h i s c o u p l e d d i s p l a c e -
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超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究
摘要:随着时代的发展,经济的增长,社会的进步,我国的综合国力逐渐提高,科学技术不断的改良、创新、进步,而这些改变随之而来的是我国的工业发展越来越迅速,以往的封建的旧的思想以及旧的技术、产品已近满足不了这个时代的需求,人们的生活水平不断提高,对于新兴的产品以及技术的需求越来越高,超声振动辅助钻削钛合金技术的发展就是其中之一.
关键词:超声振动辅助钻削钛合金技术;机理;用途;工艺研究
1.超声振动辅助钻削钛合金的机理
随着科技的进步,社会的发展,超声振动辅助钻削钛合金的应用越来越普遍,其的原理基础还是应用了超声波的特点,超声波具有的特点有:
特点1:超声波在传播时,方向性强,能量易于集中。

特点2:超声波能在各种不同媒质中传播,且可传播足够远的距离。

特点3:超声与传声媒质的相互作用适中,易于携带有关传声媒质状态的信息(诊断或对传声媒质产生效应。

(治疗)
超声振动辅助钻削在材料上的选择是很讲究的,超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金的原因是因为钛合金的机械Q值高,机械损耗小,并且钛合金的机械强度大。

所以用钛合金是比较好的。

但因为钛合金的成本比铝、钢的成本要高,所以一般情况下,大部分的材料厂用铝,用钢也是可以,总的来说,这主要是更具看场合的需要来决定的。

不仅如此,钛合金的材料还具有质轻高弹,超声波衰减小的特点,更重要的是,因为钛合金具有低密度、高比强度、弹性模量低、抗阻尼性能强的特点,所以,超声振动辅助钻削在材料上选择钛合金是十分合适的,硬质合金钢和钛合金的区别一个是硬度,一个是质地。

钛合钢质地细腻而硬质合金坚硬却不细腻所以说在焊接时应该选用硬质合金钢,总的来说,超声振动辅助钻削在材料上的选择是十分重要的,选择钛合钢是十分合适的。

2.超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究
如今,全球的发展十分迅速,尤其是中国,近几年,随着社会的进步,经济的增长,超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究有了很大的进步,可以说,超声振动辅助钻削钛合金的技术近年来进入了一个全新的时期,可以说,超声振动辅助钻削钛合金的发展前景是光明的是明朗的,但是据专家人士分析,虽然最近几年超声振动辅助钻削钛合金技术有了很大的提升,但其技术与外国相比还是存在着许多差距的,其的发展还是不够稳定,不够成熟,还是有许多的问题需要我们解决的,下面,就像大家具体的介绍一下超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究。

超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计的加工方法作为非传统的加工方法,超声振动辅助钻削(UV AD),又称超声振动钻削,是建立在振动理论和切削理论等基础上的新颖的钻削加工方法,属于振动切削的一个分支。

超声振动钻削改变了传统钻削的切削机理,在小孔和深孔加工方面,具有不可替代的优势。

大量的理论和试验表明超声振动钻削的断屑排屑效果、加工质量、刀具寿命等都有较大的改善和提高。

超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计与以往相比有了很大的提高,具体地说有:
2.1.建立了普通钻削和超声振动钻削的数学模型和有限元模型,通过理论分析和仿真试验得出,超声振动能够降低摩擦力,减小轴向切削力和扭矩,对比普通钻削,超声振动钻削加工AISI-Al2024、AISI-1045平均轴向力同比下降33%、17%,扭矩同比下降33%、26%,超声振动钻削加工Ti6Al4V最大轴向力和扭矩分别下降50%、44%。

仿真模拟并试验验证了,施加在刀具上的超声振动产生的热量无法快速扩散,导致超声振动钻削加工时刀具温度较高的主要原因。

2.2.建立了超声振动钻削加工系统。

通过调研比较,对发生器、换能器和调幅器进行了选型;基于理论计算出刀杆尺寸,用ANSYS有限元软件进行了模态分析,确定了刀杆的振动特性,即刀杆的固有频率及振型,修正了理论计算尺寸,设计了半波长超声振动刀杆;为实现在普通车床上进给,设计了刀架夹持装置及相应的零部件,建立了超声振动钻削系统。

以AISI-Al2024、AISI-1045、Ti6Al4Mo 为试验材料,进行了普通钻削和超声振动钻削加工试验。

超声振动钻削的切屑碎且细,形状规整,大切屑比普通钻削螺旋度高,且厚度较薄;普通钻削的刀具磨损剧烈,甚至失效,而超声振动钻削的刀具磨损量很小;超声振动钻削加工得到的Ti6Al4Mo工件经过电火花线切割后,表面较为光亮,粗糙度平均为1.3μm,小于普通钻削的2.9μm,表面纹理也较为清晰。

超声振动辅助钻削钛合金的工艺设计对于超声振动辅助钻削来说是十分重要的,并且其在超声振动辅助钻削具有十分重要的地位,通过上文介绍的两种方法,使用超声振动钻削加工不仅能增强断屑、排屑,还能延长刀具寿命,提高工件加工质量,适合加工高硬度、难加工材料;但缺点也是显而易见的,通过上述改良方法超声振动钻削加工温度增高,不仅如此,还会造成复杂工况下加工不稳定的情况,但总的来说,还是优点胜于缺点的。

3.总结:
超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究是当今我国重要的话题与研究课题,近几年,超声振动辅助钻削钛合金技术有了很大的提升,但其技术与外国相比还是存在着许多差距的,其的发展还是不够稳定,不够成熟,还是有许多的问题需要我们解决的,但总的来说随着社会的进步,经济的增长,超声振动辅助钻削钛合金的工艺研究有了很大的提升,并且超声振动辅助钻削钛合金的技术近年来进入了一个全新的时期,可以说,超声振动辅助钻削钛合金的发展前景是光明的是明朗的,相信通过科研人员的共同努力,我国的超声振动辅助钻削钛合金
的工艺设计会有一个全新的发展的。

参考文献:[1]超声振动辅助钻削钛合金的机理和工艺研究闫明鹏。

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