超聲加工滾壓力對鈦合金表層特性的影響

摘要：目的研究鈦合金超聲滾壓加工中的不同工藝參數對表層特性指標的影響,得到最佳工件表面質量的加工參數。方法運用超聲滾壓加工技術,采用一維超聲振動滾壓裝置和CA6140B/A型號的車床對鈦合金TC4進行試驗,并結合赫茲接觸理論建立滾壓力與殘余應力的理論模型。采用ABAQUS仿真分析滾壓力對殘余應力的影響。結果對比分析發(fā)現(xiàn),仿真結果的變化趨勢和試驗結果相同,即在其他加工參數不變的條件下,表面殘余應力隨著滾壓力的增加,呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在靜壓力600 N時的殘余應力值最大。通過超景深和粗糙度儀測得,超聲滾壓力600 N時,表面粗糙度達到最小,在500~800 N時能獲得較好的表明質量,超過800 N后會對表面產生損傷,出現(xiàn)裂紋。由顯微硬度儀測得,表面硬度和硬化程度則隨著滾壓力的增加而不斷升高,說明表面硬度越大時,表面粗糙度并不是越小。通過金相組織圖和XRD物相分析發(fā)現(xiàn),隨著滾壓力的增大,塑性變形程度增加,β-Ti衍射峰越來越弱,晶粒細化程度越來越明顯。結論超聲滾壓力工藝參數在一定范圍內會產生良好的加工效果。該研究為超聲滾壓鈦合金材料奠定了理論基礎。