项目名称: 基于压应力制造的高速超声复合加工表面层演化规律及疲劳行为研究

项目编号: No.51475148

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 赵波

作者单位: 河南理工大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 针对高温合金、钛合金一类难加工材料,提出基于压应力制造的高速超声复合加工表面抗疲劳制造方法及演化规律研究:研究适应标准声学工具、高速切削条件的复杂声学系统设计方法,建立系统稳定性模型、极限切削条件及稳定性判据,构筑抗疲劳表面新的加工方法;基于对系统的热力耦合模型、冲击能量关系模型及残余应力分布预测模型的研究,获得表面层组织和性能可预控的临界能量条件;研究复合加工时材料的应变率强化、热软化、冲击、空化效应等因素耦合对表面层形成的影响,获得表面层组织相变的产生条件,揭示不同表面层在加工过程中的物理化学及其耦合的演化规律和本质;通过研究表面层的微结构、纹理表征、摩擦性能、表面损伤及疲劳等问题,获得表面的应用适应性;通过建立该方法的多尺度评价体系,揭示其抗疲劳制造方法的科学性。如果能够解决上述问题,不仅可以提供一种新的高效抗疲劳制造方法,且对我国航空航天领域的高性能构件制造技术的进步具有重要意义。

中文关键词: 难加工材料;高速超声复合加工;表面层;残余应力;疲劳行为

英文摘要: For machining hard-to-cut materials such as high temperature alloy and titanium alloy, studies on surface fatigue behavior and evolution law in high-speed ultrasonic machining process is proposed based on compressive stress manufacturing technology.The acoustic systems adapting to standard acoustic tools and high-speed cutting conditions are to be studied, and the model of system stability, the limit cutting conditions and the stability criterion are to be established, therefore, the new processing methods for anti-fatigue surface are to be discussed. Based on the thermodynamic coupling model, the impact energy relationship model and the prediction model for residual stress distribution, the critical energy conditions of the predefined surface layer microstructures and mechanical properties will be obtained. By studying the influence of coupling factors such as the material strain rate intensify, softening, impact and cavitation effect on the formation of surface layer in processing composite materials phase transition conditions of surface layer structures can be obtained and the evolution law and essence of physicochemical effects will be reveal for the different surface layers in the processing. According to the achievement of surface layer microstructure, texture characterization, friction performance, surface damage, fatigue and so on, the application adaptability of the surface can be accessed. The scientificity of the anti-fatigue manufacturing method is to be revealed by establishing multi-scale evaluation systems.That the above problems can be solved not only provides a new effective anti-fatigue manufacturing method, but also plays a great significance for manufacturing technology for high performance components in the field of aerospace.

英文关键词: Difficult-to-machine materials;High-speed compound ultrasonic machining;Surface layer;Residual stress;Fatigue behavior

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