γ-TiAl合金铣削加工表面残余应力研究

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1、y—TiAI合金铣削加工表面残余应力研究徐伟峰，闫冉，刘维伟(西北工业大学机电学院，西安710072)【摘要】为了探索高温理想结构材料1一TiAI合金铣削表面残余应力特性，结合正交试验数据处理方法中的极差分析法。建立各工艺因素情况下不同水平对表面残余应力的关系曲线，并对其工艺过程中的热力影响机理进行分析；同时建立面向残余应力的各因素灵敏度数学模型，进而确定以获取较大残余压应力为目标的工艺参数优选区间。研究表明：在试验参数限定范围内，步进方向以及进给方向均呈现为残余压应力，主要原因是冷塑性变形占主导作用。通过对灵敏度数学模型进行分析，发现残余应力对设计变

2、量中的铣削速度变化最敏感，对每齿进给量、铣削深度和铣削宽度的敏感程度近似相同，为TiAl金属间化合物铣削表面残余应力控制研究提供了理论依据。关键词：1一TiAl；铣削；残余应力；灵敏度SurfaceResidualStressofGammaTitaniumAluminideinMillingProcessXUWeifeng，YANRan，LIUWeiwei(SchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072，China)【ABSTRACT】Inord

3、ertoexploretheinfluencelawofmillingparametersonresidualstressinducedintheprocessofmill-ingidealhigh··temperaturestructuralmaterialofgamma——TiAlalloy,theextremedifferenceanalysismethodisusedbasedonorthogonalexperimentdataprocessing．Therelationshipsbetweendifferentlevelsofprocessf

4、actorsandresidualstressareestablished，aswellasthethermal．mechanicalmechanismsareanalyzed．Atthesametime．asensitivitymathematicalmodelofmachiningfactorstoresidualstressisobtained，whichdeterminestheparametersoptimizationrangetogetlargerresidualcompressivestress．Researchshowsthatdur

5、ingtherangeofexperimentalparameters，theresidualstressesalongthedirectionofstepperandfeedareallcompressivecausedbycoldplasticitydeformationmainly．Withregardtocuttingparametersensitivityanalysis，ithasbeenfoundthattheresidualstressismostsensitivetothemillingspeed，asoneofde．signvari

6、ables，whilenearlythesamedegreetofeedpertooth，cuttingdepthandcuttingwidth，whichprovidesatheoreticalbasistocontrolsurfaceresidualstressinthemillingprocessoftitaniumaluminiumalloy．Keywords：Gamma-TiAl；Milling；Residualstress；SensitivityDoI：10．16080a．issnl67I．833x．2017．10．0821一TiAl合金作

7、为一种新型高温结构材料，因其极低的密度及其他一系列独特的物理和力学性能(高比刚度、高比强度、良好的抗氧化性等)，在航空航天、汽车工业等领域的零部件轻量化设计中受到高度重视，成为合金化合物中的研究热点川。目前，^y—TiAl合金已用于制造压气机叶片，涡轮高压和低压叶片，发动机喷嘴，以及汽车排气阀等重要零部件，展现出巨大的潜力与应用前景。然而，TiAl合金具有较低的塑性延展性、较低的断裂韧性及较小的热传导系数，在机械加工过程中常出现切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、烧伤以及微裂纹等问题，目前已被确定为难加工材料[2-51。Mantle等陋一71使用钻孔法

8、测量了叫一TiAI铣削加工后工件表面残余应力，发现残余应力性质均为压应力，82航空制造技术·2