TA11钛合金本构及铣削表面质量预测研究

作     者：侍中楼 杨湘杰 SHI Zhonglou;YANG Xiangjie

作者机构：江汉大学工程训练中心武汉430056 南昌大学南昌330031 江西省高性能精确成形重点实验室南昌330031 

出 版 物：《精密成形工程》 (Journal of Netshape Forming Engineering)

年 卷 期：2025年第17卷第1期

页      面：33-42页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：2024教育部产学合作协同育人项目(230807295303331) 

主　　题：TA11钛合金 表面粗糙度 JC本构模型 有限元模拟 正交实验 预测模型 

摘      要：目的探明不同铣削参数对TA11钛合金铣削表面质量的影响规律,建立基于铣削参量的表面粗糙度预测模型,实现TA11钛合金铣削表面质量的预测。方法通过TA11钛合金在不同应变速率下的室温拉伸实验,构建TA11钛合金相关的JC本构模型,并基于此建立铣削过程的有限元模型,通过与实验对比验证有限元模拟的准确性;通过正交实验设计结合单因素分析法,阐明不同铣削参数组合下的TA11钛合金表面粗糙度演化规律;最后基于多元线性回归法,建立基于铣削参量的表面粗糙度预测模型。结果分别建立了可真实反映TA11钛合金不同应变速率下应力-应变行为和损伤行为的JC本构模型与损伤模型,预测结果与实验结果吻合度较高;在铣削速度为5300 r/min、每齿进给量为0.04 mm/z、铣削深度为1 mm、铣削宽度为0.2 mm的实验条件下,铣削过程的有限元模拟结果与实验结果误差为11.83%;所建立的粗糙度预测模型拟合程度R2=0.963、显著性水平P0.001,模型拟合度较高,具有统计学意义。结论所建立的JC本构模型和损伤模型能够较好地描述TA11钛合金在不同应变速率下的变形行为和损伤演化过程,基于此开展的铣削过程有限元模拟可反映铣削参量对TA11钛合金表面粗糙度的影响规律;所建立的表面粗糙度预测模型可为TA11钛合金铣削工艺方案的制订提供一定的工程指导。