Characterization of machining-induced residual stresses in titanium-based alloys
Notice bibliographique
Résumé
Machining-induced residual stresses (RS) have a major impact on the fatigue life of critical aero-engine parts subjected to dynamic loads in harsh environments.Their state and magnitude can be controlled by careful selection of cutting conditions.Tensile RS are extremely harmful as they accelerate crack nucleation and propagation, diminishing the resistance to fatigue failures.It is crucial to identify cutting parameters that promote desirable compressive RS in critical parts without compromising other aspects of surface integrity. Limited information is available in the open literature on machining-induced RS in Ti-alloys.In this research, an extensive experimental investigation is performed of the effect of cutting parameters on RS in two aerospace grade Ti-alloys, Ti-64 and Ti-6246, used for aeroengine fan and compressor parts.Cutting is performed at conditions relevant to industry.This is coupled with a comprehensive evaluation of surface integrity including RS, surface roughness, the near-surface microstructure, and hardness distribution.Based on x-ray diffraction measurements, empirical models are developed that offer fast and accurate predictions of surface RS.For the investigated finish turning regime, RS are compressive in nature.Due to a conflict between RS and surface finish, guidelines are established for the optimal selection of cutting parameters.Empirical models are non-generic, cannot be extrapolated, and cannot offer a physical interpretation of the phenomena that govern the cutting process.Available FE models for Tialloys mostly focus on chip formation and force prediction, and rarely extend to RS.In this work, a 2D FE model is constructed using DEFORM TM for the prediction of machininginduced RS in Ti-alloys, and is optimized for accuracy and computational efficiency.This is preceded by a numerical study on the relative contribution of thermal loads, mechanical loads, and phase transformations to the resultant stress state in commercially available materials.The FE model is firstly validated against experimental machining forces, cutting temperatures, and RS.It is then used as a virtual machining medium to gain insight into the effect of cutting parameters, tool edge preparation, flank wear, and chip segmentation on residual stress formation.FE predictions for Ti-6246 show that RS are highly sensitive to flank wear, which can cause a severe shift from the compressive to the tensile state.For the investigated cutting regime, residual stress prediction errors for Ti-64 are limited to ±10% provided that chip segmentation is modeled at relatively high cutting speeds.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».