Study on the Machining Characteristics of SiCp/Al Under Pulsed Laser–Ultrasonic Vibration-Assisted Composite Turning

材料科学 机械加工 复合数 表面粗糙度 复合材料 有限元法 刀具磨损 碎屑形成 磨料 机械工程 碳化物 航空航天 热的 表面光洁度 表面完整性 变形(气象学) 联轴节(管道) 淬火钢 碳化硅 瞬态(计算机编程) 刀具 机床 热膨胀 尼蒙 金属基复合材料 激光器 体积分数 软化 钛合金 发热 工作(物理)
作者
Guangze Du,Yan Zhen Gu,Bin Fu,Xue Wang,Lingling Han,Jiaxin Zhao,Bingjin Yu,Minglei Wu
出处
期刊:Micromachines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:17 (10): 1144-1144
标识
DOI:10.3390/mi17101144
摘要

Owing to their lightweight nature, low coefficient of thermal expansion, and strong wear resistance, aluminum-based silicon carbide composites serve as pivotal components in aerospace applications. Nonetheless, traditional cutting procedures face severe limitations. The abrasive resistance imparted by ultra-hard SiC particles induces severe load spikes and causes significant micro-damage during machining. To overcome these machining barriers, this study introduces a hybrid energy-field approach, namely, pulsed laser-ultrasonic vibration-assisted composite turning (LUAT). To deconstruct the thermo-mechanical coupling mechanism, a two-dimensional finite element simulation framework was constructed to investigate dynamic force responses and transient temperature fields. Leveraging a custom-built hybrid machining system, experimental investigations systematically evaluated dynamic cutting forces, areal roughness (Sa), and micro-scale damage mechanisms across conventional turning (CT), pulsed laser-assisted turning (PLAT), and LUAT processes. The findings confirmed that laser thermal softening lowered matrix deformation resistance, while the high-frequency intermittent contact mode of LUAT effectively minimized average cutting forces compared with all benchmark processes. Operating at 40 W laser power, 600 r/min rotational speed, 4 μm cutting depth, and 2 mm/min feed rate, LUAT achieved its lowest surface roughness of Sa = 0.075 μm, demonstrating a 56% improvement over laser-assisted turning alone. This work provides valuable theoretical and practical insights for advancing the high-efficiency precision manufacturing of hard-to-machine composites with high volume fractions.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
romo完成签到,获得积分10
刚刚
Xin完成签到,获得积分10
刚刚
清新的炎彬完成签到,获得积分10
1秒前
JUN完成签到,获得积分10
1秒前
欣阳1021完成签到,获得积分10
1秒前
HJJHJH完成签到,获得积分20
1秒前
欢乐水牛发布了新的文献求助10
2秒前
XYZ完成签到,获得积分10
2秒前
ddd完成签到,获得积分10
2秒前
李婧完成签到,获得积分10
2秒前
杨颜静完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
baolong完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
木田完成签到,获得积分10
3秒前
wu发布了新的文献求助10
3秒前
酸味yjm举报seven的求助涉嫌违规
3秒前
腾峰发布了新的文献求助10
3秒前
雨碎寒江发布了新的文献求助10
3秒前
zzsc完成签到,获得积分10
3秒前
bettersy完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
苏东方完成签到,获得积分10
4秒前
hahhhhhh2完成签到,获得积分10
5秒前
文静的天蓝完成签到,获得积分10
5秒前
风之新酱完成签到,获得积分10
6秒前
酷炫的访风完成签到,获得积分10
6秒前
渔婆完成签到,获得积分10
6秒前
koi完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
高高紫烟完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
92年的矿泉水完成签到,获得积分10
8秒前
cgh完成签到,获得积分10
8秒前
江东完成签到,获得积分10
8秒前
lllljh完成签到,获得积分10
8秒前
CZXB完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
火山完成签到 ,获得积分0
9秒前
wang完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8108963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9516747
关于积分的说明 21505585
捐赠科研通 7685798
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3411034
关于科研通互助平台的介绍 2538394
邀请新用户注册赠送积分活动 2450991