TC4钛合金类零件端面车削残余应力仿真分析

徐佶鑫 邓霜 王成洲

摘 要：通过对TC4钛合金盘端面车削过程进行了有限元仿真，得到不同切削参数下加工表面残余应力的分布规律，为实际生产提供参考。

关键词：TC4钛合金;端面车削;残余应力;有限元仿真

本文通过建立TC4钛合金盘端面车削仿真几何模型、材料本构模型、单元及网格划分、摩擦模型、切屑分离准则和网格重划分等进行有限元分析，[1-4]研究切削参数对零件残余应力分布影响。残余应力分布状态是评价工件表面残余应力的重要指标，它对工件的使用性能和寿命都有重要影响。通过定义沿工件深度方向的路径来研究残余应力在深度方向的分布情况，残余应力的提取路径如图1所示。

1 切削速度对残余应力的影响

图为当a p=1mm，f=0.15mm/r时，使用三维有限元模型在不同切削速度条件下切削过后得到残余应力在工件表面深度方向的分布情况。

由图2（a）可以看出，工件表面周向残余应力都为压应力，切削速度为120m/min时，表面压应力最大为-252.05MPa，当v=30m/min时压应力最小为-124.75MPa;随着距表面深度的增加，不同切削速度下残余压应力都是急速增大，在0.01mm到0.02mm深度左右达到峰值，当v=120m/min时峰值残余压应力最大为-476.67MPa，当v=30m/min时峰值殘余压应力最小为-387.1MPa;达到残余压应力峰值后，随着残余深度的加深，在深度为0.02mm与 0.06mm之间残余压应力迅速减小，然后在缓慢减小，最后应力值趋于零并保持稳定。

图2（b）为不同切削速度条件下径向残余应力的分布曲线，从图中可以看出，表面径向残余应力值较小……