Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của các tham số luật hành vi vật liệu và các tính chất nhiệt đến hình thái của phoi: ứng dụng vào gia công cắt vuông góc hợp kim Ti6Al4V
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology - Trang 1-34 - 2024
Tóm tắt
Vật lý của quá trình hình thành phoi trong gia công cắt vuông góc hợp kim titan Ti-6Al-4V vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu nổi bật, đặc biệt là khi xem xét việc mô hình hóa. Độ chính xác của các mô phỏng gia công số phụ thuộc chủ yếu vào sự lựa chọn mô hình hành vi vật liệu cấu thành thích ứng và các tính chất nhiệt. Bài báo này cho phép nghiên cứu các tham số vật liệu liên quan đến mô hình vật liệu Johnson–Cook sửa đổi (MJC) và các tính chất nhiệt dựa trên phân tích phân đoạn phoi. Sau đó, khả năng của mô hình trong việc mô phỏng chính xác quá trình gia công được đánh giá bằng cách so sánh với thử nghiệm cắt trên một mẫu hợp kim Ti-6Al-4V. Các thí nghiệm được thực hiện trên một bàn cắt vuông góc được trang bị cảm biến, cho phép đo lực cắt và phân tích hình dạng phoi trong quá trình cắt vuông góc với một dải rộng các cấu hình tốc độ cắt và lượng ăn vào.
Từ khóa
#hợp kim Ti-6Al-4V #gia công cắt vuông góc #mô hình Johnson-Cook #phân tích phoi #vật liệu #mô phỏng sốTài liệu tham khảo
Hou Z, Komanduri R (1997) Modelling of thermomechanical shear instability in machining. Int J Mech Sci 39:1273
Komanduri R, Hou ZB (2000) Thermal modeling of the metal cutting process: Part I — Temperature rise distribution due to shear plane heat source. Int J Mech Sci 42(9):1715–1752. https://doi.org/10.1016/S0020-7403(99)00070-3
Barry J, Byrne G, Lennon D (2001) Observations on chip formation and acoustic emission in machining Ti-6Al-4V alloy. Int J Mach Tools Manuf 41:1055
Sutter G, List G (2013) Very high speed cutting of Ti-6Al-4V titanium alloy Change in morphology and mechanism of chip formation. Int J Machine Tools Manuf 66:37
Ueda N, Matsuo T, Uehara K (1982) An analysis of saw-toothed chip formation. CIRP Annals Manuf Technol 31:81
Komanduri R, Schroeder T, Hazra J, von Turkovich BF, Flom DG (1982) On the Catastrophic Shear Instability in High-Speed Machining of an AISI 4340 Steel. ASME J Eng Ind 104(2):121–131. https://doi.org/10.1115/1.3185807
Molinari A, Musquar C, Sutter G (2002) Adiabatic shear banding in high speed machining of Ti-6Al-4V: Experiments and modelling. Int J Plast 18:443
Baker M, Rosler J, Siemers C (2002) A finite element model of high speed metal cutting with adiabatic shearing. Comput Struct 80:495
Melkote SN, Liu R, Fernandez-Zelaia P, Marusich T (2015) A physically based constitutive model for simulation of segmented chip formation in orthogonal cutting of commercially pure titanium. CIRP Annals - Manuf Technol 64:65
Johnson GR, Cook WHA (1983) Constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates, and high temperatures. In: Proceedings 7th International Symposium on Ballistics, The Hague, pp 541–547
Zang J, Zhao J, Li A, Pang J (2018) Serrated chip formation mechanism analysis for machining of titanium alloy Ti-6Al-4V based on thermal property. Int J Adv Manuf Technol 98:119
Ducobu F, Rivière-Lorphèvre E, Filippi E (2014) Numerical contribution to the comprehension of saw-toothed Ti6Al4V chip formation in orthogonal cutting. Int J Mech Sci 81:77
Palanisamy N, Rivière-Lorphèvre E, Ducobu F, Arrazola P (2019) Influence of the choice of the parameters on constitutive models and their effects on the results of Ti6Al4V orthogonal cutting simulation. Procedia Manuf 47:458
Calamaz M, Coupard D, Girot F (2008) A new material model for 2D numerical simulation of serrated chip formation when machining titanium alloy Ti–6Al–4V. Int J Machine Tools Manuf 48:275
Calamaz M, Coupard D, Girot F (2010) Numerical simulation of titanium alloy dry machining with a strain softening constitutive law. Mach Sci Technol 14:244
Calamaz M, Coupard D, Nouari M, Girot F (2011) Numerical analysis of chip formation and shear localisation processes in machining the Ti-6Al-4V titanium alloy. Int J Adv Manuf Technol 52:887
Chen L, Holst M (2011) Efficient mesh optimization schemes based on optimal Delaunay triangulation. Comput Methods Appl Mech Eng 200:967
Field DA (1991) A generic Delaunay Triangulation algorithm for finite element meshes. Adv Eng Sofw Workstn 13:263
Donea J, Huerta A, Ponthot J.Ph, Rodríguez-Ferran A (2004) Arbitrary Lagrangian–Eulerian Methods. Encyclopedia of Computational Mechanics. https://doi.org/10.1002/0470091355.ecm009
Ducobu F, Filippi E (2017) On the importance of the choice of the parameters of the Johnson-Cook constitutive model and their influence on the results of a Ti6Al4V orthogonal cutting model. Int J Mech Sci 122:143
Brizard D, Ronel S, Jacquelin E (2017) Estimating measurement uncertainty on stress-strain curves from SHPB. Society for Experimental Mechanics, Experimental Mechanics
Chen G, Ren C, Yang X, Jin X, Guo T (2011) Finite element simulation of high-speed machining of titanium alloy (Ti-6Al-4V) based on ductile failure model. Int J Adv Manuf Technol 56:1027
Seo S, Min O, Yang H (2005) Constitutive equation for Ti-6Al-4V at high temperatures measured using the SHPB technique. Int J Impact Eng 31:735
Wagner V, Harzalla M, Baili M, Dessein G, Lallement D (2020) Experimentation and numerical investigations of the heating influence on the Ti5553 Titanium alloy machinabiliy. J Manuf Process 58:606
Wang B, Liu Z, Cai Y, Luo X, Ma H, Song Q, Xiong Z (2021) Advancements in material removal mechanism and surface integrity of high speed metal cutting: a review. Int J Machine Tools Manuf 166:103744
Frey P, Alauzet F (2005) Anisotropic mesh adaptation for CFD computations. Comput Methods Appl Mech Eng 194:5068
Ceretti E, Filice L, Umbrello D, Micari F (2007) ALE simulation of orthogonal cutting: a new approach to model heat transfer phenomena at the tool-chip interface. CIRP Annals - Manuf Technol 56:69
Liu R (2013) An enhanced constitutive material model for machining of Ti-6Al-4V alloy. J Mater Process Technol 213:2238
Hou X, Liu Z, Wang B, Lv W, Liang X, Hua Y (2018) Stress-strain curves and modified material constitutive model for Ti-6Al-4V over the wide ranges of strain rate and temperature. Materials 11:938