】钛在泥浆和超声波钻探加工中的比较【PDF+WORD】【中文4200字】机械类外文翻译
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钛在泥浆和超声波钻探加工中的比较 R. a 机械与生产工程系， 41006，印度 2机械工程系，旁遮普大学，帕 舍 拉 147004，印度 摘要 本文首先回顾了钛及其合金在 3 种不同的泥浆（即：碳化硅，碳化硼和氧化铝）和超声钻削中相同的机械加工背景下的加工。其后的实验研究提出了利用超声波钻对钛（ 钛合金（ 国 工 5意味着具有 3 种不锈钢、钛和高速钢的 固体工具的 20 千赫压电式换能器的使用，将作业于碳化硅，碳化硼和氧化铝浆。该给出的数据包括对材料去除率和刀具磨损率的主要作用影响情况。结果表明，硼碳化物浆和不锈钢工具对材料去除率是最佳的工具。在超声波加工中工件的相对硬度也影响了材料的去除速率。 关键词：泥浆 钛合金 超声波钻 电式换能器 去除速率 1。介绍 钛合金通常被视为当中最困难加工的工件材料，尽管硬度较低（如钛 6 / 4 350 高压退火）。这是因为他们的导热系数低，热可以集中在切削区（钛 6 / 4热有热电导率对 05 不 锈钢 11W/高化学反应在温度升高的趋势下形成局部剪切带。钛及其合金作为难加工材料的标志（维尔马等。， 2003）。不幸的是，钛的加工是普遍比较困难，因而即使只有少量材料可能会被去除。对于机械加工来说生产成本也是一个重要的比例参数。钛及其合金非常流行，广泛应用于航空航天，海洋天然气涡轮发动机和医疗。钛合金导热性差延缓了散热，在工件内表面产生一个非常高的温度严重影响了工具寿命（ 1999）。钛工具在温度升高的化学反应和工具材料，或是迅速溶解或化学反应过程中而造成破碎和失效（维尔马等。 ， 2003）。这些特征组合是低弹性模量钛，它允许工件更大的变形，并再次增加了加工这些合金的复杂性（中小企业， 1985年）。 传统加工过程从而无法提供对钛合金良好的加工特性。商业这些合金加工是利用放电加工，这给好材料去除率、准确性和表面光洁度，但是是有一些问题的领域。另一种非常规加工过程是超声波钻探，现在广泛使用于两种导电和非金属材料。最好是低延展性（科瓦尔雷默等 1988;莫尔兰， 1988年）和硬度上述 40尔马等。， 2003; 1999;1997年 ;吉尔摩， 1990年），例如：无机玻璃，氮化硅等（ 1998; 2002年 ;康巴和辛格 2003 年本笃加里， 1987年 ; 981 年 ;彭特兰和 1965）。在这个过程中工具用坚韧的材料制成，在该命令的频率振荡 0 s 的幅度约可达 种磨料填补冲洗液通过主机和工件之间的差距。 这种材料的去除机理涉及到侵蚀和研磨（本笃加里， 1987年）。固定超声波钻孔的原则如图 1，微小 的磨料切下小薄片和研磨的面对应。 料不压缩，扭曲或加热，因为磨削力很少超过 2 磅（ 2002年）。对于加工联系中没有未有任何工具，冷浆的存在使这是一个寒冷的切割过程。 加工所用的工具经过银钎焊工艺处理过。（辛格， 2002年）。给予该工具的振动的振幅也影响切削率（康巴和辛格 2003年）。人们已经发现，该材料去除率受振荡幅度，磨料大小的影响（辛格， 2002 年 ;辛格和康巴， 2007 年）。有大量超声波钻孔的应用，包括从在氧化铝基板制造小孔，以雕刻玻璃器皿，通过激光板钻大孔（ 2002年）。图 2显示了超声钻削应用于一个超磁致伸缩换能器或压电与钎焊和螺纹工具的三维视图。据观察实验发现，用氧化铝作为浆料， 为工程材料，材料去除速率先减小，在增加额定功率（从 15000W），超声波打孔机（超声波电机）的增幅从以约 300W 增至 450W。（辛格和康巴， 2003年） 图。 1 - 超声波钻孔示意图， 吨 =渗透到工具， 瓦特 =渗透到工件 图 2 三维超声波电机图案 在目前的实验装置中，振幅的典型值和振动频率的使用是 米和 20千赫 200 赫兹。这一实验曾进行研究，其目的是了解材料去除率和刀具磨损率。比较 不同的组合，不同的韧性）钻孔超声， 3 种不同类型的泥浆，即碳化硅（ 硼碳化物（碳化硼）和氧化铝（ 每 320粒度）。极限拉伸强度为 491学分析中： C， ;小时， 氮， ;澳， ;， ;钛平衡）和极限拉伸强度为 994学分析： ， ;， ， 澳， 铝， ;五， ;铁， 钛，平衡）。 在执行 500W 的声波加工，超声钻探机在三个不同的额定功率（即在 150 瓦， 300 瓦和450瓦），的试点上的做基础实验。三种常规刀具材料，即不锈钢（ 钛（ 高速钢（ 用作钛工具组合，以找出材料移除率和刀具磨损率，在修复泥浆浓度和温度。浆料浓度定为 15。 为 浆料温度（室温）。图 3显示工件尺寸，该工具被认为决定维持经济加工操作的空形状极限。 2实验 实验已经进行了 6 次调 校，以确定影响 图 3 工件的详细图纸。 关于 5%,使用粒度为 320的氧化铝泥浆的情况。该实验开始时设置机械应力率的评分为超声波打孔机的（ 30为 500W） 150W。然后，允许机器钻具有常不断泥浆流速和泥浆温度的固定深度为 1受关注的深度利用千分表观察。相应地，采取超声波电 机钻探所需时间用秒表测 量。加工完成后，为寻找不同重量的损失， 工件和刀具体重被测量。 相应的材料去除率和刀具磨损率在功率为 150W， 30050W（ 500瓦的 30， 60和 90）时进行了计算。在第一个设备的两个实验，设置使用碳化硼浆料，碳化硅泥浆具工件。图 5 显示降低死亡率和 推理 不同机器使用功率等级。第二个设备包括 图 4 几何工具的详细图纸（辛格 2007 年） 图 5 材料去除率和 推理 W / S）的。 图 6 材料去除率和推理 W / S）的。 图 7 材料去除率和推力 W / 3。结果和讨论 在六个不同的设备进行重复数量的实验调校，比较结果已经绘制。从图 5可以观察整体重量比整体较低，。然而第一组的三个实验材料去除率的趋势相似。随着机器额定功率的增加，由于较高 的功率值磨料产生更多势头，随着机器相当高的功率值的增加，材料去除率的增加是相当明显的。因此，更多工件的侵蚀，但在某些情况下，随着额定功率的增加，材料去除率的增加，这可能是因为降低了工作件的应变硬化。随着 具的磨损率也在提高。 图 8 材料去除率和推力 W / 图 9 材料去除率和推力 W / 图 10 材料去除率和 推力 用额定功率（ W/和工具）。 但是有时推力 面的增加或降低，额定功率是很明显的。这种现象的原因还有工具表面的应变硬化。浆料类型的选择对 这种情况下作为不重要的因素。然而，获得更好的工具性能与氧化铝浆料才是重要的。 至于对 料去除率和推力 锈钢工具以前的情况是不同的。（指图 6）。这变化的原因可能是工件 /刀具材料在特定的超声功率基于其材料 /化学成分特征的应变硬化。 锈钢工具的加工的最好的参数在碳化硼浆料 300 图 11机加工，展示了传统的机械加工和表面显微照片对比超声加工 ;倍率： 100。超声波 加工表面（镭 常规机加工表面（镭 在接下来设备，当钛的工具的设置使用，而已被发现。 料去除率表明泥浆类型的影响是微不足道的，其中作为 选择已经被证明是重要因素。最好的设置已达到对于 00 与 第五和第六设置突出了高速钢工具 对于 件的加工。这一趋势得到，材料去除率和推 力 泥浆的调校，几乎是相似的，但碳化硅一些变化已经观察到。碳化硼浆料全部证明了是最好的选择。这可能是因为基于相对硬度的工具和工件更好的特定加工条件。 图 11 显示了一个表面超声加工钛样品展现了当和一传统加工的面比较时，非定向的表面纹理。由超声波产生加工，这些细化晶粒结构可以拥有更好地强度和机械性能。（辛格和康巴， 2006年， 2007年 2006年）。 4。结论 从实验中可以得出以下结论： 1。钛是利用超声波钻探可一很好加工。如果工件高韧性值的工件是加工， 并非总是必要的， 反，它是相对工具和工件混合材料的组合影响。通过使用特定的工具可以达到较低的推力 特定工件的额定功率值和控制实验条件如泥浆类型的条件下。 2。使用不锈钢工具和碳化硼泥浆已经获得最好的结果。在这些实验中获得的这些结果表明在不同情况下具有密切的关系。（辛格，康巴， 2007年 b）。 3。不锈钢，钛和高速钢工具没有遇到重大疲劳的问题，任和碎片或折断通常是由于刀具 /孔在制造过程中错位造成的。 4。验证实验显示，在一般情况下，在材料去除率方面对于所选定工件 （ 有 改善。 引用 本 笃 加 里， 1987。非传统制造工艺。马塞尔德克尔公司制造。 67 肖，阁下， j，陈 洛伊， 1999年。钻井的钛合金用 6 448， 73 王 1997年。钛及其合金可加工。 68， 262 吉尔摩河， 1990年。超声波加工陶瓷，中小企业文件的 0 12。 ， 1981。制造技术，第 3版。阿诺德澳大利亚， 270 说明书固定索尼克 - 500 索尼克磨，美国 2002。 感，库马尔，体育，米什拉，浅滩，梅塔，雷达散射截面， 2006年。超声波加工的钛及其合金， 94 康巴， 格 ， 2003。氧化铝的影响（白融合）在钛合金超声波辅助钻井泥浆（泰坦 15）。在：议事全国会议材料与相关技术（ 。 75 科瓦尔 佩列维亚兹科， 弗吉尼亚州， 1986年。对磨料 性能的影响效力陶瓷超声波加工。超排。粉 属策拉姆。 25， 560 克雷默，博士，麦凯，超声波， 1988。适用于加工陶瓷材料。工业策拉姆。 830， 632 莫尔兰，硕士，多功能超声表现加工 ， 1988。 彭特兰， 7， 39 辛格河， 2002年。超声波加工的材料和它的强硬机械工业中的应用。时间：电力系统 第四次全国学术研讨会金属研究学者与材料，第 31。 辛格河，康巴， 2006。超声波加工的钛及其合金：。过程。 173（ 2）， 125 辛格河，康
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