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

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。
ＳｔｕｄｙｏｎＣｕｔｔｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＴＣ４ＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙｂｙＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＶｉｂｒａｔｉｏｎＴｕｒｎｉｎｇＨＵＺｈｉ－ｔｅ，ＱＩＮＮａ，ＬＩＵＦａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｉｅｈｕａｎＣｈｅｎｇｄｕ６１００３１，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

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

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》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

合加工性能。
术
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
振
动 1927年，R.W.Wood和A.L.Loomis发表了有关
磨
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。
削
技
术
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
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

第ｌｌ期２０１３年１１月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｎｏ．１１
ＮＯＶ．２０１３
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＣ４Ｔｉａｌｌｏｙ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｖｉｂｒａｔቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉｏｎｃｕｔｔｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｃｕｔｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｕｒｔｈｅｒ，ｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｈｅｔｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｉｎｇｏｆＴＣ４Ｔｉａｌｌｏｙ．
工。
关键词：ＴＣ４钛合金；超声椭圆振动切削；有限元仿真
中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ６５文献标识码：Ａ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｆＵｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙＥｌｌｉｐｔｉｃａｌＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｕｔｔｉｎｇｏｆＴＣ４ＴｉＡｌｌｏｙ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｕｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆＴＣ４Ｔｉａｌｌｏｙｗｈｉｃｈｉｓｃｏｕｐｌｅｄｄｉｓｐｌａｃｅ－

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究

钛合金超声椭圆振动辅助车削实验研究路冬;蔡力钢;程强;吴勇波【摘要】Tests for ultrasonic elliptical vibration-assisted turning (UEVT)of titanium alloy were carried out.The elliptical trajectories of the cutting tool under different power supplying levels were obtained.The variations of the cutting forces in UEVT were analyzed.It was shown that compared with cutting forces in conventional turning (CT),the cutting forces in UEVT decreases obviously.The surface roughness in UEVT was also studied.The results showed that compared with surface roughness in CT,the surface roughness Ra value in UEVT is a little bit larger,while the surface roughness Rz value decreases obviously in UEVT.The effect of feed rate on cutting forces was analyzed.It was shown that the cutting forces increase with increase in the feed rate both in CT and UEVT;for the same feed rate,the cutting forces in UEVT are less than those in CT;the reduction level decreases with increase in the feed rate.The morphologies of a workpiece,surface were observed both in CT and UEVT.It was shown that regular vibration marks along the cutting rate direction on the workpiece surface are found in UEVT.%设计钛合金超声椭圆振动辅助车削实验，获得不同超声波电源电压下刀具近似椭圆运动轨迹。

镍钛合金微细丝超声辅助拉拔及其纳米晶形成机制研究

镍钛合金微细丝超声辅助拉拔及其纳米晶形成机制研究镍钛合金微细丝超声辅助拉拔及其纳米晶形成机制研究1. 引言镍钛合金是一种重要的功能性材料，在医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

近年来，针对镍钛合金的加工方法进行了不断的改进和创新。

其中，超声辅助拉拔技术被广泛应用于镍钛合金微细丝的制备，在提高材料的力学性能和形变能力方面具有独特的优势。

本文将对超声辅助拉拔技术在镍钛合金微细丝制备中的应用及其纳米晶形成机制进行研究和分析。

2. 超声辅助拉拔技术的原理和特点超声辅助拉拔技术是利用超声波的高能量传递和振动效应，在金属材料的塑性变形过程中提供额外的能量，从而促进材料的形变和结构演变。

与传统的拉拔技术相比，超声辅助拉拔技术具有以下几个显著的特点：（1）能够降低材料的流动阻力，提高材料的形变能力；（2）能够改善材料的晶粒结构和力学性能；（3）能够降低材料的晶粒尺寸，形成纳米晶结构。

3. 超声辅助拉拔在镍钛合金微细丝制备中的应用镍钛合金微细丝是一种具有超弹性和形状记忆效应的材料，其制备过程需要对材料进行高度拉伸和冷变形。

超声辅助拉拔技术可以在材料的变形过程中提供额外的能量，有助于改善材料的形变能力和力学性能。

超声辅助拉拔技术还能够降低镍钛合金微细丝的晶粒尺寸，形成纳米晶结构，从而提高材料的强度和硬度。

超声辅助拉拔技术在镍钛合金微细丝制备中具有重要的应用价值。

4. 镍钛合金微细丝纳米晶形成机制的研究镍钛合金微细丝的纳米晶形成机制一直是研究的焦点。

超声辅助拉拔技术通过提供额外的能量，可以促进晶界迁移和再结晶行为，从而形成纳米晶结构。

超声波的振动效应还能够降低晶界能量，促进材料的形变和孪晶变形，有利于纳米晶的形成。

除了超声波的作用之外，材料开始的晶体结构和化学成分也对纳米晶的形成起到重要的影响。

拉拔速度、变形温度等加工参数对纳米晶的形成也具有一定的影响。

5. 个人观点和总结超声辅助拉拔技术在镍钛合金微细丝制备中的应用具有巨大的潜力。

钛合金材料超声滚压加工的仿真分析与实验研究

钛合金材料超声滚压加工的仿真分析与实验研究马骏【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2024(41)2【摘要】采用普通滚压加工工艺对钛合金材料进行加工时,存在因低频冲击造成的工件残余应力分布不均匀和表面硬度低等问题,为此,开展了钛合金材料超声振动滚压工艺仿真及实验研究。

首先,从理论层面分析了超声滚压加工的运动学及动力学特性,找出了影响超声滚压加工性能的相关因素;然后,采用ABAQUS有限元软件建立了钛合金材料的仿真模型,分析了超声滚压对残余应力的影响及强化机理;最后,设计了钛合金工件的超声滚压实验,研究了不同参数指标对工件加工质量的影响,并根据实验结果对仿真模型和残余应力结果进行了验证。

研究结果表明:随着静载荷和超声振幅的增加,工件表面残余应力分布相对均匀且趋于平稳,表面粗糙度呈现先降低后增加的趋势,表面硬度随强化层深度的增加逐渐降低;在振幅为20μm时,工件表面质量和性能相对较好,此时残余应力均值为849 MPa,表面粗糙度均值为0.1μm。

该实验结果与仿真分析结果一致,验证了所建模型的可靠性,可为滚压制造工艺参数的选取提供参考。

【总页数】8页(P345-352)【作者】马骏【作者单位】长春职业技术学院机电学院【正文语种】中文【中图分类】TH16;TG146.23【相关文献】1.旋转超声滚压加工中的滚压力与滚压深度及表面形貌研究2.超声滚压加工工艺参数对TC4钛合金表面质量的影响3.超声加工滚压力对钛合金表层特性的影响4.钛合金疏水表面钛合金疏水表面微坑阵列的掩膜电解加工仿真与分析微坑阵列的掩膜电解加工仿真与分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《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、引言随着制造业的不断发展，颗粒增强钛基复合材料（TMCs）因其独特的物理、化学性能和机械性能，在航空、航天、医疗等领域得到了广泛应用。

然而，TMCs的加工难度较大，尤其是铣削加工，面临着高硬度和高脆性的挑战。

超声辅助铣削技术因其能够有效降低切削力、提高加工质量而受到关注。

本文通过仿真与实验相结合的方式，深入研究了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的加工过程。

二、文献综述近年来，关于TMCs的铣削加工研究逐渐增多，主要集中在切削力、切削温度、表面质量等方面。

超声辅助铣削技术因其能够减小切削力、降低切削温度、提高加工质量等优势，在TMCs 的加工中具有广阔的应用前景。

然而，目前关于超声辅助铣削TMCs的研究尚不够深入，特别是在仿真分析和实验研究方面。

三、仿真研究1. 材料模型与参数设置本文采用有限元分析软件，建立了TMCs的切削模型。

模型中考虑了颗粒与基体的力学性能差异，以及切削过程中的热力耦合效应。

仿真参数包括切削速度、进给量、切削深度等。

2. 仿真结果与分析仿真结果显示，在超声辅助铣削过程中，切削力明显降低，切削温度也有所降低。

颗粒增强钛基复合材料的切屑形成过程更为平滑，表面质量得到提高。

此外，仿真还发现，适当的超声振动能够有效地改善切屑的排出，减少积屑现象。

四、实验研究1. 实验设备与材料实验采用超声辅助铣削设备，以TMCs为实验材料。

通过改变超声振动参数、切削参数等，观察不同条件下的加工效果。

2. 实验过程与数据记录在实验过程中，记录了不同条件下的切削力、切削温度、表面质量等数据。

同时，通过显微镜观察了切屑形成过程和表面形貌。

3. 实验结果与分析实验结果表明，超声辅助铣削能够有效降低切削力，减小切削温度。

与仿真结果相符，TMCs的表面质量得到显著提高。

此外，实验还发现，适当的超声振动能够改善切屑的排出和破碎效果。

五、结论本文通过仿真与实验相结合的方式，研究了超声辅助铣削颗粒增强钛基复合材料的加工过程。

超声辅助铣削钛合金工艺研究

超声辅助铣削钛合金工艺研究
兰天;冯平法;张建富;张翔宇;王健健
【期刊名称】《电加工与模具》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】由于钛合金的可加工性较差,采用传统机械加工技术难以实现高精度加工。

超声加工通过对工具头施加振动来改善加工效果,将其引入钛合金加工可提高钛合
金的加工性能。

为提高钛合金的加工性能,分别以侧面铣削和端面铣削两种形式开
展了超声辅助铣削钛合金工艺试验,探究了不同切削参数与切削形式的旋转超声加
工对钛合金铣削加工的影响,并测量加工过程的切削力、加工后的工件表面粗糙度
及其表面微观结构。

结果表明:在侧面铣削时,超声辅助可减少加工过程中的振动、
降低切削力及提高工件表面质量;在端面铣削时,超声辅助会降低加工过程的切削力,但在加工中由于超声振动作用于工件表面形成了微织构,虽然提高了工件表面形貌
的均匀性,却也增大了工件的表面粗糙度值。

【总页数】6页(P59-64)
【作者】兰天;冯平法;张建富;张翔宇;王健健
【作者单位】清华大学机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG663
【相关文献】
1.超声辅助铣削钛合金薄壁件变形研究
2.超声振动辅助铣削加工钛合金表面摩擦磨损性能研究
3.超声振动辅助铣削钛合金的表面完整性研究
4.激光选区熔化钛合金超声辅助铣削性能研究
5.钛合金薄壁件超声振动辅助铣削工艺研究
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超声振动钻削的原理

超声振动钻削的原理超声振动钻削是一种应用超声振动的钻孔工艺技术，它利用超声波的机械振动来促进钻头与工件之间的相互作用，从而提高钻削的效率和质量。

其原理主要包括超声振动的发生、传导和作用三个方面。

首先是超声振动的发生。

超声振动的产生是通过将高频电能转换为机械振动能，进而形成超声波。

多数超声振动钻削系统采用的是压电换能器，其内部由陶瓷材料构成的换能器能将电能转换为机械能。

当外加交变电压作用于换能器时，由于压电效应的作用，换能器内部的陶瓷材料会产生相应的压缩变形，进而使结构上固定的反射器或声振头产生弹性振动。

这种振动以高频和微小振幅的形态传导至钻头。

其次是超声振动的传导。

超声波的传输方式有固体传导、气体耦合和液体耦合三种形式，而超声振动钻削主要采用的是固体传导方式。

通过将超声波能量由振动系统传导至钻头，能够充分利用能量，并将其集中到钻头的工作部分。

传导过程中，由于超声波在固体中传播的特性，钻头表面的振动状态经过传导会发生改变，形成相应的振动频率和振幅。

最后是超声振动的作用。

超声振动在钻削过程中能够对切削区域产生直接和间接的影响。

首先，超声振动的直接作用是通过改变切削行为的方式来提高钻削效率和质量。

超声波的振动作用使切削液和切削碎屑在切削点得到更好的清洗和排除，从而减小切削角度和切削力。

其次，超声振动还能对切削加工区域进行间接的改善。

超声振动对切削液和切削碎屑的清洗和排除能减少加工过程中的热量生成和磨损，减少切削环境中的摩擦。

这些作用可以减小钻头与工件之间的摩擦力，降低工件表面的粗糙度，并提高钻削的精度和质量。

总结起来，超声振动钻削的原理是通过超声波的机械振动来促进钻头与工件之间的相互作用，提高钻削的效率和质量。

它通过超声振动的发生、传导和作用，改变切削行为的方式、优化切削加工区域，从而达到提高钻削效果和提高工件表面质量的目的。

在实际应用中，超声振动钻削已经成为一种常用的高效率加工技术，广泛用于航空航天、汽车制造和精密机械加工等领域。

超声辅助铣削钛合金薄壁件变形研究

力近似波形放大图，
如所示图２。
式中，
ｙ＝－ｒｃｏｓ６
５（
）
＼
＿
为ｉ刀刃序号
〇＝
ｉ
、
１、
２、
３
，
（四刃铣刀），Ｖ／为进给速度，识为铣刀齿间角；！为振动频率与主轴回
，
旋频率比值，ｗ为主轴角速度，＆为
削它通过在传统加工基础上给刀具，
或件工
（
）
施加超声振动来实现刀具
与工件的周期性分离从而使传统切，
削模式发生根本性变化能实现更好，
的试验效果。振动切削技术最早在日
ｙ特别策划Ｓｐｅｃｉａ
Ｐ
ｌ
ａｌ
ｎ
ｎ
ｉ
ｎ
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超声辅助铣削钛合金薄壁件变形研究
汇专科技集团股份有限公司奇峰
为了提高钛合金薄壁零件的加工精度，本文采用进给方向的超声辅振动辅助铣削，研究了ＴＣ４薄壁零件在超声振动辅助铣削下的变形特性。
，
，
摩擦表面发生粘附现象。
２（
）
导热性差，
切削过程散热
差，
致使刀具切削刃的温度大幅上

钛合金超声振动研磨表面粗糙度特性试验研究

２１００年１２月第６期第３Ｏ卷总第１０期８
金刚石与磨料磨具工程
Ｄｉｍｏ＆ＡｂｒｉｅｇｎｅｒｎａｎｄａｓｖｓＥｎｉｅｉｇ
Ｄｅ．２０ｅ０１Ｎｏ．Ｖｏ．０Ｓｅｉ１１６１３ｒａ．８０
文章编号：０６— ５Ｘ（００００６０１０８２２１）６— ０２— ３
钛合金超声振动研磨表面粗糙度特性试验研究
朱林李继云
（．西安石油大学机械工程学院，安７０６）１西１０５（．咸阳宝石钢管钢绳有限责任公司，阳７２０）２成１００
摘要根据超声振动研磨加工原理，用自行研制的超声振动研磨装置对塑性难加工材料钛合金采（Ｃ）面粗糙度特性进行了试验研究。试验采用单因素法，Ｔ４表分别研究了工件转速、声振料以其优良的理化性能在很多领域得到广泛应用，而由于钛合金材料本身具有粘、、学然韧化活性高等特点，其在加工过程中容易出现加工表面使烧伤和加工裂纹，面品质难以控制等现象，重影响表严了钛合金工件的使用性能 ¨ 。研磨加工作为精密零件的最后加工工序，面加工质量的好坏直接影响到工表件的使用性能和机器设备的可靠性能。超声振动研磨
磨料粒度对工件表面粗糙度的影响规律。试验结果表明：声振动的附加在一定程度上降低了工件表超面粗糙度。所获得的结论对超声振动研磨中加工参数的选择具有一定的参考价值。关键词钛合金；超声振动研磨；表面粗糙度特性

超声波辅助打孔的机理研究

超声波辅助打孔的机理研究
钻孔一直是重要的工程技术手段之一，可以应用于建筑、地质、矿业、航空航
天等领域。

但传统的钻孔技术仍然存在一些问题，例如效率低、噪音大、刀具磨损快等等。

因此，一种新的技术——超声波辅助打孔技术应运而生。

超声波辅助打孔技术是利用高频振动峰值压力波来促进钻头切削物体。

相较于传统钻孔技术，超声波辅助打孔技术具有高效率、无噪音污染、刀具寿命长、适用于各种材料等优点。

超声波辅助打孔技术以其独特的机理而备受关注。

在打孔过程中，超声波振动
源可使材料表面发生弹性波运动，并在此处形成高压区和低压区。

当钻头与材料接触时，超声波振动源能够使钻头的刃口发生微弱的振动运动，相对于传统钻孔技术，这种振动的幅度更小，频率更高。

超声波振动源的高频振动能够使材料发生足够多的位移量，克服了材料的黏滞力，从而促进钻头的切削。

钻头在接触材料时，需要克服材料表面产生的阻力，而超声波振动源的高频振动不仅能够改善驱动力的质量，更能够使振动源的质量变得更加合适，从而可以更好地促进钻头和材料的接触。

同时，超声波振动源能够有效地降低材料在打孔过程中受到的摩擦力和切削力。

这是因为，超声波振动源能够使振动波在传播过程中产生共振，从而形成近似于材料本征振动的运动。

这种运动能够使钻头更容易地对物体进行切削。

此外，超声波振动源还可以在钻孔中将材料内部的结构变得更加有序，从而使其更容易被打孔。

总的来说，超声波辅助打孔技术是一种十分先进和有前途的技术。

在工程应用中，超声波辅助打孔技术具有广泛的应用前景。

在未来，随着技术的不断发展，超声波辅助打孔技术也将会更加成熟和普遍。

钛合金超声振动辅助弯曲成形的有限元分析及成形装置关键部件的强度校核

第 54 卷第 10 期2023 年 10 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.10Oct. 2023钛合金超声振动辅助弯曲成形的有限元分析及成形装置关键部件的强度校核何东芳1, 2，温东旭1, 3，吴和保2, 4，李建军1, 4(1. 材料成形与模具技术国家重点实验室，华中科技大学材料科学与工程学院，湖北武汉，430074；2. 武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉，430205；3. 绵阳大器科技有限公司，四川绵阳，621000；4. 湖北黄石模具产业技术研究院，湖北黄石，435000)摘要：在金属材料塑性成形过程中，超声振动能够有效降低材料成形力，提高成形性能，在钛合金这类难加工材料的成形制造中有着广阔应用前景。

为了探究超声振动对钛合金塑性成形的影响，设计一套超声振动辅助成形装置来进行钛合金成形试验。

为验证装置设计是否能够满足材料成形试验的要求，需要进行强度校核。

本研究以其关键部件即装置支架为研究对象，采用有限元仿真软件ABAQUS 对钛合金板V 形弯曲成形过程进行分析，得到典型工作状态下弯曲力和凸模位移之间的关系以及设备的最大工作载荷，进而对装置支架进行静力学分析，得到装置支架在加载状态下的应力分布和整体变形情况。

研究结果表明：装置支架的整体设计能满足超声振动辅助成形试验的强度和刚度需求。

关键词：超声振动辅助成形；有限元分析；强度校核；钛合金中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）10-3907-08Finite element analysis for ultrasonic vibration-assisted bending of titanium alloys and strength calibration of key components offorming equipmentHE Dongfang 1, 2, WEN Dongxu 1, 3, WU Hebao 2, 4, LI Jianjun 1, 4(1. State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Sciences andEngineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;2. College of Mechanical Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China;收稿日期： 2022 −12 −17；修回日期： 2023 −02 −11基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52075197)；湖北省自然科学基金资助项目(2023AFB639)；中央高校基本科研业务费资助项目(2019kfyXJJS001) (Project(52075197) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2023AFB639) supported by the Natural Science Foundation of Hubei Province; Project(2019kfyXJJS001) supported by the and the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者：温东旭，博士，副教授，从事金属塑性成形与增材制造研究；E-mail ：**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.10.012引用格式：何东芳, 温东旭, 吴和保, 等. 钛合金超声振动辅助弯曲成形的有限元分析及成形装置关键部件的强度校核[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(10): 3907−3914.Citation: HE Dongfang, WEN Dongxu, WU Hebao, et al. Finite element analysis for ultrasonic vibration-assisted bending of titanium alloys and strength calibration of key components of forming equipment[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(10): 3907−3914.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)3. Daqi Science and Technology Co. Ltd., Mianyang 621000, China;4. Hubei Huangshi Mold Industrial Technology Research Institute, Huangshi 435000, China)Abstract:During the plastic forming, the application of ultrasonic vibration leads to the reduction of the forming force and the improvement of forming capacity for metallic materials, which shows broad prospects in the formingof difficult-to-machine materials such as titanium alloys. In order to investigate the effect of ultrasonic vibration on the plastic forming of titanium alloys, ultrasonic vibration-assisted forming equipment was designed to conduct the forming tests. In order to verify whether the device design can meet the requirements of material forming test, it is necessary to carry out strength check. In this study, the key component, i. e., the equipment support was selected as the research object. The finite element software ABAQUS was employed to analyze the V-shaped bending processof the titanium alloy plate. The relationship between bending force and punch displacement as well as the maximum working load was obtained under the typical working conditions. Moreover, the static analysis of the equipment support was carried out. The stress distribution and overall deformation in the loading state were obtained. The results show that the overall design of the equipment support can meet the strength and stiffness requirements of the ultrasonic vibration-assisted forming experiment.Key words: ultrasonic vibration-assisted forming; finite element analysis; strength calibration; titanium alloyBLAHA等[1]研究了超声振动对材料成形性能的影响，通过在试验过程中对锌棒施加超声振动，观察到材料屈服应力降低的现象，这一现象也被称为“BLAHA效应”。

金属加工中的超声波技术研究

金属加工中的超声波技术研究随着科技的发展，金属加工技术也得到了极大的提高。

其中，超声波技术在金属加工中起到了重要的作用。

本文将介绍超声波技术在金属加工中的应用、技术原理以及未来发展趋势。

一、超声波在金属加工中的应用超声波技术在金属加工中有着广泛的应用。

主要的应用领域包括：1.超声波清洗超声波清洗技术是利用超声波的机械波动作用和化学作用清洗金属表面污垢，最终达到清洗效果良好的技术。

该技术可用于钢材表面的清洗、除锈、除油、除污，并且能够清除金属表面微细的油污、氧化皮和铁锈。

2.超声波焊接超声波焊接是运用高强度的超声波振动能量产生的热量进行的金属焊接技术。

它可以应用于不同种类、不同厚度的金属材料改性，对不锈钢板、铝合金板、铜合金板等金属材料的焊接十分有效。

3.超声波加热超声波加热技术是利用超声波振动的作用，产生的摩擦热效应进行加热的一种新型的加热方式。

该技术可以应用于厚度较薄的金属材料加热，如锡、铅等薄膜材料。

4.超声波切割超声波切割是一种非接触的切割方式。

它通过超声波振动产生的能量，在金属材料表面形成交错力，达到切削的效果。

超声波切割可用于切割各种硬度较高的金属材料，如不锈钢、钛合金、排气管、轮毂等。

二、超声波技术的原理超声波技术是将高频电流转化成超声波振动并传递到金属工件中的一种技术。

它借助压电传感器将电能转换成机械能，并将机械能传递到金属材料中。

超声波振动对金属材料具有高效的机械作用，可以改善金属材料的力学性能。

超声波振动对金属材料的影响主要有：1.降低金属的强度超声波振动能够疏松金属内部的晶界，使其变得柔软，从而降低金属的强度。

2.提高金属的延展性超声波振动可以使金属内部的分子间距增大，从而增加了金属的延展性。

3.减少表面粗糙度超声波振动对金属表面具有高效的机械作用。

这种机械作用能够削弱金属表面残留的颗粒和其他污染物，减小其表面粗糙度，从而提高金属表面的质量。

三、超声波技术的未来发展超声波技术应用于金属加工领域已十分成熟，但其发展仍没有到达瓶颈期。

超声振动辅助电弧加工技术及机理

超声振动辅助电弧加工技术及机理电弧加工技术是一种常见的金属加工方法，其通过产生高温电弧，使金属工件表面熔化、喷溅，从而实现切削、焊接等操作。

然而，传统电弧加工存在效率低、加工精度有限等问题。

为了克服这些问题，超声振动辅助电弧加工技术应运而生。

超声振动辅助电弧加工技术是将超声振动与电弧加工相结合的一种新型加工方法。

超声振动通过高频振动作用于电弧，使其在振动频率下产生剧烈的振动。

这种振动能够改变电弧的形态和运动状态，从而达到优化电弧加工效果的目的。

超声振动辅助电弧加工技术具有以下几个主要特点：首先，该技术能够显著提高电弧加工的效率。

超声振动作用于电弧，能够增加电弧的能量密度和热量传递效率，使加工速度和效率得到明显提升。

其次，超声振动辅助电弧加工技术能够提高加工精度。

超声振动的作用下，电弧会发生剧烈的振动和扩散，使材料的熔池更加均匀，减小了加工过程中的温度梯度，从而提高了加工精度。

此外，超声振动辅助电弧加工技术还能够改善材料的性能。

振动作用下，电弧加工过程中的金属结晶结构得到了优化，晶粒尺寸变小，晶界清晰度提高，从而使材料的强度和硬度等性能得到了提升。

超声振动辅助电弧加工技术的机理主要包括以下几个方面：首先，超声振动作用下，电弧的振幅加大，使电弧产生扩散效应，提高了熔池的流动性。

这种流动性能够使熔池更加均匀，减小了焊接缺陷的产生。

其次，超声振动还能够改变电弧的形态，使其呈现球形或半球形。

这种形态的电弧具有较大的能量密度和热量传递效率，从而提高了加工效率和精度。

此外，超声振动作用下，电弧的振动频率与金属表面的共振频率相匹配，产生了共振效应。

这种共振效应能够使电弧与金属表面之间产生更大的摩擦力，进一步提高了加工效果。

综上所述，超声振动辅助电弧加工技术通过振动作用改善了电弧加工的效率、精度和材料性能。

该技术在航空航天、汽车制造等领域具有广泛应用前景，将为金属加工领域带来新的发展机遇。