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Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 11-12/2020

23.06.2020 | ORIGINAL ARTICLE

Theoretical investigation of machining-induced residual stresses in longitudinal torsional ultrasonic–assisted milling

verfasst von: Niu Ying, Jiao Feng, Zhao Bo, Gao Guofu, Niu Jing-jing

Erschienen in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology | Ausgabe 11-12/2020

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Abstract

In order to realize the compressive stress and antifatigue manufacturing of titanium alloy TI-6Al-4V, a compound processing of longitudinal-torsional ultrasonic vibration and milling (LTUM) is proposed, a theoretical prediction model of machining-induced residual stress (RS) is established, and it is validated by experiments. The trajectory model of cutting edge in LTUM is constructed; furthermore, the undeformed chip thickness (UCT) model of LTUM is structured; The mechanical stress model of LTUM is established from the shear stress and plow stress; the thermal stress model of LTUM is established from shear thermal stress and plow thermal stress; Considering mechanical and thermal stress, the residual stress of longitudinal-torsional ultrasonic milling is established by loading and releasing stress. From numerical simulation of mechanical stress and thermal stress model, it shows that in LTUM, stress fluctuates with ultrasonic vibration, and mechanical stress absolute value is larger than that of traditional machining (TM); thermal stress absolute value is less than that of TM. A series of experiments are carried out to verify the RS model of LTUM. From present work, through theoretical prediction and experimental verification of machining-induced residual stress, it is concluded that established theoretical model predicts properties, and distribution of residual stress with high accuracy and the LTUM significantly increases surface compressive stress and compressive stress layer depth. It lays a foundation for the compressive stress and fatigue resistance of titanium alloys.

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Literatur
Metadaten
Titel
Theoretical investigation of machining-induced residual stresses in longitudinal torsional ultrasonic–assisted milling
verfasst von
Niu Ying
Jiao Feng
Zhao Bo
Gao Guofu
Niu Jing-jing
Publikationsdatum
23.06.2020
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 11-12/2020
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-020-05495-4

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