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超声纵扭辅助铣削TiAl合金表面质量及刀具磨损研究

宋阳轩 汪振华 黄雷

宋阳轩, 汪振华, 黄雷. 超声纵扭辅助铣削TiAl合金表面质量及刀具磨损研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 31-37. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.004
引用本文: 宋阳轩, 汪振华, 黄雷. 超声纵扭辅助铣削TiAl合金表面质量及刀具磨损研究[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 31-37. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.004
SONG Yangxuan, WANG Zhenhua, HUANG Lei. Study on surface quality and tool wear of TiAl alloy in ultrasonic longitudinal torsion assisted milling[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 31-37. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.004
Citation: SONG Yangxuan, WANG Zhenhua, HUANG Lei. Study on surface quality and tool wear of TiAl alloy in ultrasonic longitudinal torsion assisted milling[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 31-37. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.004

超声纵扭辅助铣削TiAl合金表面质量及刀具磨损研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.004
基金项目: 国家自然科学基金(52305473);航空发动机及燃气轮机基础学中心重大项目(P2022-A-IV-001-003)
详细信息
    作者简介:

    宋阳轩,男,1996年生,硕士研究生,主要从事先进制造技术研究。E-mail:717975796@qq.com

    通讯作者:

    汪振华,男,1980年生,博士研究生,教授,主要从事先进制造技术研究。E-mail:niatwzh1@163.com

  • 中图分类号: TH16,TH162

Study on surface quality and tool wear of TiAl alloy in ultrasonic longitudinal torsion assisted milling

  • 摘要: TiAl合金属于典型难加工材料,采用传统方式加工难以获得良好的表面质量,因此文章提出采用超声纵扭辅助铣削TiAl合金。试验采用单因素对照方法,研究了超声纵扭铣削(ULTM)与普通铣削(CM)加工TiAl合金时工艺参数对表面粗糙度、表面形貌及显微硬度的影响规律。研究结果表明,ULTM铣削可以改善TiAl合金的表面粗糙度,获得普遍较低的粗糙度值(Ra<0.6 μm);ULTM对TiAl合金表面硬化具有强化作用,能使表面硬度平均提升超过10%,并且采用ULTM加工得到的工件和切屑表面质量都较好。此外,铣削150 mm3的TiAl合金时发现ULTM的刀具底刃磨损量明显减小,刀具主要发生氧化磨损和扩散磨损。

     

  • 图  1  超声纵扭铣削平台

    图  2  不同切削参数下CM与ULTM线粗糙度变化规律

    图  3  不同切削参数下CM与ULTM金表面硬度变化规律

    图  4  不同加工方式铣削TiAl合金表面形貌对比图

    图  5  不同切削参数下ULTM加工TiAl合金表面形貌图

    图  6  不同加工方式下切屑SEM形貌图

    图  7  铣削150 mm3时刀具各切削底刃磨损量图

    图  8  端刃磨损形貌图

    图  10  工件表面残留温度随切削速度变化规律图

    图  9  端刃磨损EDS能谱图

    表  1  TiAl合金的材料性能

    温度 25 800
    屈服强度/MPa 440 380
    抗拉强度/MPa 540 500
    弹性模量/GPa 172 151
    导热系数/ (m· ℃) 21 23.1
    延伸率/ (%) 1.5 6
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    表  2  铣削参数表

    切削速度
    vc/(m/min)
    每齿进给量
    fz/(mm/z)
    切削深度
    ap/mm
    超声频率
    f/kHz
    30,40,50,
    60,70
    0.01 0.1 0
    70 0.01,0.015,0.02,
    0.025,0.03
    0.1 0
    70 0.01 0.1,0.15,0.2,
    0.25,0.3
    0
    70 0.01 0.1 0
    70 0.01 0.1 31.25,31.5,31.75,
    32,32.25
    下载: 导出CSV
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  • 修回日期:  2023-09-29

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