基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性研究
发布时间：2021-11-23 11:54
碳纤维增强复合材料（CFRP）具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、良好的热力学性能等综合特性,从而被广泛地应用于航空航天等领域。采用传统电火花加工方法加工CFRP时翘起的碳纤维容易引起频繁地剧烈放电和短路现象,短路引起主轴伺服回退影响加工速度,短路产生的焦耳热容易让绝缘树脂大量汽化影响表面加工质量。为了改善采用传统电火花加工方法加工CFRP时存在的问题,本文对CFRP放电蚀除作用机理进行了相关实验研究。基于混粉增大放电间隙的原理,将混粉电火花加工方法应用于CFRP加工,探索研究基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性。本文搭建了CFRP电火花实验平台,包括单脉冲放电实验平台和连续放电加工实验平台。基于实验平台,首先,进行了CFRP放电蚀除作用机理实验研究,利用高速摄像机对单脉冲放电条件下CFRP和304不锈钢的放电过程进行实验观测;结合单脉冲放电条件下的CFRP放电痕大小实验和连续放电条件下的CFRP电火花加工实验,提出且验证CFRP放电蚀除作用机理。其次,基于CFRP放电蚀除作用机理,选择去离子水作基液对CFRP进行了混粉电火花加工基础实验研究。为了探索基于碳纳米管混粉工作液的CFR...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重铸层和表面形貌（固定参数τon=100μs）
a) 固定参数 τon=20μs b) 固定参数 IP=1A图 1-3 孔出入口形貌bib 等人（2010）[22]进行不同脉宽和峰值电流条件下碳纤维增强复合材料和 工具钢的对比实验研究，实验结果表明，在大脉宽、小电流条件下碳纤维合材料的加工速度比 SKD11 工具钢更快；在之前研究工作的基础之上，他16）[23]分别使用紫铜电极、石墨电极在煤油工作液中研究不同峰值电流、度、脉冲间隔、开路电压和电极转速对 0°和 90°双向排布碳纤维增强复加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响规律，实验结果表明，参数和电极转速对加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响不所选实验班参数范围内分别存在最优参数组合，可以实现加工速度最快，耗最小，极间间隙最小，表面粗糙度最小。此外，石墨电极在加工速度方优于紫铜电极；但紫铜电极在表面粗糙度方面表现优于石墨电极。icher 等人（2013）[24]使用 RC 脉冲电源和硬质合金工具电极（WC+Co）在-Oil 油类工作液中对碳纤维增强复合材料进行微细电火花加工实验，研究不频率（1～250kHz）、脉宽（0.1～50μs）、峰值电流（SEi1-200）和脉冲能量
强复合材料的加工速度比 SKD11 工具钢更快；在之前研究工作的基础之上，（2016）[23]分别使用紫铜电极、石墨电极在煤油工作液中研究不同峰值电流冲宽度、脉冲间隔、开路电压和电极转速对 0°和 90°双向排布碳纤维增强材料加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响规律，实验结果表明同电参数和电极转速对加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响同，在所选实验班参数范围内分别存在最优参数组合，可以实现加工速度最快极损耗最小，极间间隙最小，表面粗糙度最小。此外，石墨电极在加工速度表现优于紫铜电极；但紫铜电极在表面粗糙度方面表现优于石墨电极。Teicher 等人（2013）[24]使用 RC 脉冲电源和硬质合金工具电极（WC+Co）-DA-Oil 油类工作液中对碳纤维增强复合材料进行微细电火花加工实验，研究脉冲频率（1～250kHz）、脉宽（0.1～50μs）、峰值电流（SEi1-200）和脉冲能超短脉冲 E13 和 E15、短脉冲 E100 和 E114、长脉冲 E200 和 E365）条件下碳增强复合材料的放电加工性能，如图 1-4 所示，实验结果表明，中高脉冲能量脉冲电流的参数组合有利于获得较优良的加工速度与表面加工质量；此外，速度和工具电极损耗受开路电压的大小的影响并不显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强复合材料的单脉冲放电凹坑特性研究[J]. 杨晓冬,黄潇南. 航空制造技术. 2017(03)
[2]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 汤旭,李征,孙程阳. 中国高新技术企业. 2016(13)
[3]碳纤维增强树脂基复合材料的高速电火花穿孔加工试验研究[J]. 张俊清,汪炜,张伟,代建东,王宇盛. 电加工与模具. 2014(02)
[4]电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料研究[J]. 鲍永杰,高航,李凤全. 金刚石与磨料磨具工程. 2009(03)
[5]碳纤维增强复合材料在汽车上应用的新进展[J]. 曹永友,李青青,王强. 汽车工艺与材料. 2008(10)
[6]碳纤维增强树脂基复合材料的应用研究[J]. 许丽丹,王澜. 塑料制造. 2007(Z1)
[7]航空用复合材料的研究与应用进展[J]. 沈军,谢怀勤. 玻璃钢/复合材料. 2006(05)
[8]电火花加工中脉冲电源放电维持电压研究[J]. 郑红,贾志新,郭永丰,刘晋春. 哈尔滨工业大学学报. 1998(03)
[9]碳纤维复合材料电火花加工（EDM）机理究研[J]. 王珉,W.S.Lau. 航空学报. 1991(12)
本文编号：3513828
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
重铸层和表面形貌（固定参数τon=100μs）
a) 固定参数 τon=20μs b) 固定参数 IP=1A图 1-3 孔出入口形貌bib 等人（2010）[22]进行不同脉宽和峰值电流条件下碳纤维增强复合材料和 工具钢的对比实验研究，实验结果表明，在大脉宽、小电流条件下碳纤维合材料的加工速度比 SKD11 工具钢更快；在之前研究工作的基础之上，他16）[23]分别使用紫铜电极、石墨电极在煤油工作液中研究不同峰值电流、度、脉冲间隔、开路电压和电极转速对 0°和 90°双向排布碳纤维增强复加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响规律，实验结果表明，参数和电极转速对加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响不所选实验班参数范围内分别存在最优参数组合，可以实现加工速度最快，耗最小，极间间隙最小，表面粗糙度最小。此外，石墨电极在加工速度方优于紫铜电极；但紫铜电极在表面粗糙度方面表现优于石墨电极。icher 等人（2013）[24]使用 RC 脉冲电源和硬质合金工具电极（WC+Co）在-Oil 油类工作液中对碳纤维增强复合材料进行微细电火花加工实验，研究不频率（1～250kHz）、脉宽（0.1～50μs）、峰值电流（SEi1-200）和脉冲能量
强复合材料的加工速度比 SKD11 工具钢更快；在之前研究工作的基础之上，（2016）[23]分别使用紫铜电极、石墨电极在煤油工作液中研究不同峰值电流冲宽度、脉冲间隔、开路电压和电极转速对 0°和 90°双向排布碳纤维增强材料加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响规律，实验结果表明同电参数和电极转速对加工速度、电极损耗、极间间隙和表面粗糙度的影响同，在所选实验班参数范围内分别存在最优参数组合，可以实现加工速度最快极损耗最小，极间间隙最小，表面粗糙度最小。此外，石墨电极在加工速度表现优于紫铜电极；但紫铜电极在表面粗糙度方面表现优于石墨电极。Teicher 等人（2013）[24]使用 RC 脉冲电源和硬质合金工具电极（WC+Co）-DA-Oil 油类工作液中对碳纤维增强复合材料进行微细电火花加工实验，研究脉冲频率（1～250kHz）、脉宽（0.1～50μs）、峰值电流（SEi1-200）和脉冲能超短脉冲 E13 和 E15、短脉冲 E100 和 E114、长脉冲 E200 和 E365）条件下碳增强复合材料的放电加工性能，如图 1-4 所示，实验结果表明，中高脉冲能量脉冲电流的参数组合有利于获得较优良的加工速度与表面加工质量；此外，速度和工具电极损耗受开路电压的大小的影响并不显著。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强复合材料的单脉冲放电凹坑特性研究[J]. 杨晓冬,黄潇南. 航空制造技术. 2017(03)
[2]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 汤旭,李征,孙程阳. 中国高新技术企业. 2016(13)
[3]碳纤维增强树脂基复合材料的高速电火花穿孔加工试验研究[J]. 张俊清,汪炜,张伟,代建东,王宇盛. 电加工与模具. 2014(02)
[4]电镀金刚石钻头钻削碳纤维复合材料研究[J]. 鲍永杰,高航,李凤全. 金刚石与磨料磨具工程. 2009(03)
[5]碳纤维增强复合材料在汽车上应用的新进展[J]. 曹永友,李青青,王强. 汽车工艺与材料. 2008(10)
[6]碳纤维增强树脂基复合材料的应用研究[J]. 许丽丹,王澜. 塑料制造. 2007(Z1)
[7]航空用复合材料的研究与应用进展[J]. 沈军,谢怀勤. 玻璃钢/复合材料. 2006(05)
[8]电火花加工中脉冲电源放电维持电压研究[J]. 郑红,贾志新,郭永丰,刘晋春. 哈尔滨工业大学学报. 1998(03)
[9]碳纤维复合材料电火花加工（EDM）机理究研[J]. 王珉,W.S.Lau. 航空学报. 1991(12)
本文编号：3513828
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