超声振动辅助电火花加工SiCp/Al复合材料技术研究
发布时间：2021-12-09 23:48
碳化硅颗粒增强铝基（SiCp/Al）复合材料在比强度、比刚度、密度、可焊性、研磨性以及导热性等方面有着显著的竞争优势,在航空航天、汽车制造以及电子科技等行业得到了广泛的运用。由于此材料富含高硬度SiC陶瓷增强体,当使用传统机加工对其加工时,SiC颗粒强力刻划刀片具表面会使得刀具磨损严重,加工成本较高,成型精度较差。相对于传统的机械加工,电火花加工具有无宏观切削力、适用范围广、易获得微小材料去除量等优点,且不受材料的硬度和强度影响,因此采用电火花加工方法对SiCp/Al复合材料进行加工是一种有效途径。电火花加工SiCp/Al复合材料过程中,由于蚀除的基体铝和脱落的SiC增强颗粒滞留于两极放电区域,不利于稳定放电,影响加工效率和加工精度,制约着其在相关领域的广泛应用。本文基于电火花加工技术开展超声复合加工研究,以期解决电火花成型孔加工SiCp/Al复合材料中加工效率和加工精度低的问题。本文首先对常规电火花加工SiCp/Al复合材料的去除机理进行了理论分析,在此基础上分析工具电极附加超声振动后对电火花加工中放电通道、放电间隙、蚀除物排出和加工表面的影响。依托课题组现有的电火花成型加工机床,基...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１放电通道的形成??２）介质热分解和ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的蚀除??
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?山东大学硕士学位论文??极金属材料以及脱落的Ｓｉｃ颗粒如果没有足够的时间排出放电间隙，也会影响加??工的稳定性，因此在电火花加工ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料时应该有足够的脉冲间隔时间。??极间介质消电离如图２－４所示。??°ｅ?〇??图２－３蚀除物的抛出??＾?／?曷ｔ?＾＾Ｓｆｅｕｌｉｒｆ??图２４极间介质消电离??２．２工具电极超声振动对电火花加工ＳｉＣｐ／Ａ丨复合材料的影响??２．２．１超声振动对放电通道的影响??在放电通道形成初期，等离子体在通道膨胀压力的作用下向外径向运动，使??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅体积分数对SiCP/6061Al复合材料组织和性能的影响[J]. 原国森,李明科,王振永,翟德梅. 热加工工艺. 2018(16)
[2]选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状及航空航天应用[J]. 周岩,张冬云,王卫东,李泠杉. 航空制造技术. 2018(10)
[3]导热铝合金及铝基复合材料的研究进展[J]. 吴孟武,华林,周建新,殷亚军. 材料导报. 2018(09)
[4]基体合金对连续SiCf/Al复合材料显微组织及拉伸强度的影响[J]. 徐志锋,徐燕杰,余欢,王振军,周珍珍. 中国有色金属学报. 2015(02)
[5]基于ANSYS的超声变幅杆节点优化及振动性能试验[J]. 赵波,许永强,郑友益,卞平艳. 河南理工大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]工件材料特性对SiCp/Al复合材料高速铣削加工性的影响[J]. 葛英飞,徐九华,张帅,傅玉灿,边卫亮. 机械科学与技术. 2013(09)
[7]磨削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形成机制[J]. 于晓琳,赵文珍,黄树涛,周丽. 沈阳工业大学学报. 2012(06)
[8]高体积分数SiCP/Al复合材料断裂性能及其机理研究[J]. 方玲,陈康华. 稀有金属与硬质合金. 2012(03)
[9]考虑负载影响的阶梯形超声变幅杆动力特性[J]. 谢欣平,田阿利,王自力,尹晓春. 振动与冲击. 2012(04)
[10]超声振动辅助电火花脉冲放电表面强化层表面质量研究[J]. 董春杰,张建华,宋夕超. 工具技术. 2011(02)
博士论文
[1]SiC颗粒增强铝基复合材料铣磨加工及其关键技术研究[D]. 都金光.哈尔滨工业大学 2014
[2]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[D]. 常伟杰.山东大学 2012
[3]压电自适应微细电火花加工技术及机理研究[D]. 付秀琢.山东大学 2012
[4]超声振动辅助电火花放电表面强化技术及机理研究[D]. 董春杰.山东大学 2011
[5]超声振动—气体介质电火花复合加工技术及机理研究[D]. 徐明刚.山东大学 2007
[6]氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料的研制及其应用基础研究[D]. 孙静.山东大学 2005
硕士论文
[1]片状电极超声辅助电火花加工装置及仿真与实验研究[D]. 程凯.哈尔滨工业大学 2018
[2]工件竖直超声振动对电火花加工间隙流场的影响研究[D]. 邹纯.中北大学 2018
[3]末端可弯超声刀机理分析与样机设计[D]. 刘海宽.天津大学 2018
[4]SiC/Al功能梯度材料的电火花加工仿真及工艺试验研究[D]. 朱秋林.西安工业大学 2017
[5]旋转超声辅助微细电火花加工机床研制及实验研究[D]. 张振.北方工业大学 2016
[6]SiCp/Al基复合材料切削加工性的基础研究[D]. 赵爱林.华北电力大学 2016
[7]夹心式超声振子的建模分析与性能测试[D]. 陈猛.广东工业大学 2014
[8]高体积分数SiCp/Al材料型腔的精密电火花加工[D]. 杨攀.南京航空航天大学 2014
[9]LED封装散热用硅氧碳自由薄膜的主要电学热学性能与初步应用[D]. 杨敏.厦门大学 2013
[10]电极抬刀运动与电火花加工性能研究[D]. 储召良.上海交通大学 2013
本文编号：3531532
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１放电通道的形成??２）介质热分解和ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的蚀除??
?第２章超声振动辅助电火花加工ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材抖的理论基础???ｍｉｔ＼＜???（－）?）、＞＾＜＾???￣／?｜?ｅｅ?？?°？?｜?＼￣???？％？？？?＼????＼?ｅ?？ｅ?Ｉ???＼?ｅ?ｅｅ〇?＆ｅ???＼１?？＞？?１／???Ｐ?、：您义、??＞＜?ＳｉＣ?颗粒??热影响Ｋ?／?＼??熔化丨＜?气化ＩＸ??图２－２介质热分解和ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料的蚀除??３）蚀除物的抛出??放电通道内的瞬时高温使两极材料熔化甚至汽化，极间介质也被汽化，热膨??胀导致通道内的压力急剧上升。由于通道内的压力大于外部压力，气泡不断向外??膨胀，使得通道内大部分的铝基材料液滴和蒸汽、ＳｉＣ颗粒等被抛出放电通道，??小部分没有被抛出的材料重新黏着在电极或者工件上。放电完成后，通道内的气??泡随着惯性继续增大造成气泡内的压力低于大气压，气泡内的低压环境使得熔融??材料及蒸气再次沸腾被抛出放电通道。这些被抛出的材料由于表面张力和内聚力??冷凝成圆球颗粒，随着工作液的流动流出放电间隙。蚀除物的抛出如图２－３所示。??实际上，材料的抛出是多种力共同作用的结果，其过程非常复杂，目前人们对这??一复杂的机理还在不断地探索中。??４）极间介质的消电离??当一次脉冲放电结束后，放电通道内介质的介电能力不能够快速的得到恢??复，需要一定的间隙时间进行极间介质的消电离。如果间隙时间过短，放电通道??内的热量不能及时降低，带电粒子的自由能不能够及时地被释放，带电粒子恢复??成中性粒子的概率随之下降，使得介质中还会存在许多的带电的粒子，造成在同??一处重复放电。为了下一次能够正常放电，需要有
?山东大学硕士学位论文??极金属材料以及脱落的Ｓｉｃ颗粒如果没有足够的时间排出放电间隙，也会影响加??工的稳定性，因此在电火花加工ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料时应该有足够的脉冲间隔时间。??极间介质消电离如图２－４所示。??°ｅ?〇??图２－３蚀除物的抛出??＾?／?曷ｔ?＾＾Ｓｆｅｕｌｉｒｆ??图２４极间介质消电离??２．２工具电极超声振动对电火花加工ＳｉＣｐ／Ａ丨复合材料的影响??２．２．１超声振动对放电通道的影响??在放电通道形成初期，等离子体在通道膨胀压力的作用下向外径向运动，使??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳化硅体积分数对SiCP/6061Al复合材料组织和性能的影响[J]. 原国森,李明科,王振永,翟德梅. 热加工工艺. 2018(16)
[2]选区激光熔化成形碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状及航空航天应用[J]. 周岩,张冬云,王卫东,李泠杉. 航空制造技术. 2018(10)
[3]导热铝合金及铝基复合材料的研究进展[J]. 吴孟武,华林,周建新,殷亚军. 材料导报. 2018(09)
[4]基体合金对连续SiCf/Al复合材料显微组织及拉伸强度的影响[J]. 徐志锋,徐燕杰,余欢,王振军,周珍珍. 中国有色金属学报. 2015(02)
[5]基于ANSYS的超声变幅杆节点优化及振动性能试验[J]. 赵波,许永强,郑友益,卞平艳. 河南理工大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]工件材料特性对SiCp/Al复合材料高速铣削加工性的影响[J]. 葛英飞,徐九华,张帅,傅玉灿,边卫亮. 机械科学与技术. 2013(09)
[7]磨削高体积分数SiCp/Al复合材料表面形成机制[J]. 于晓琳,赵文珍,黄树涛,周丽. 沈阳工业大学学报. 2012(06)
[8]高体积分数SiCP/Al复合材料断裂性能及其机理研究[J]. 方玲,陈康华. 稀有金属与硬质合金. 2012(03)
[9]考虑负载影响的阶梯形超声变幅杆动力特性[J]. 谢欣平,田阿利,王自力,尹晓春. 振动与冲击. 2012(04)
[10]超声振动辅助电火花脉冲放电表面强化层表面质量研究[J]. 董春杰,张建华,宋夕超. 工具技术. 2011(02)
博士论文
[1]SiC颗粒增强铝基复合材料铣磨加工及其关键技术研究[D]. 都金光.哈尔滨工业大学 2014
[2]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[D]. 常伟杰.山东大学 2012
[3]压电自适应微细电火花加工技术及机理研究[D]. 付秀琢.山东大学 2012
[4]超声振动辅助电火花放电表面强化技术及机理研究[D]. 董春杰.山东大学 2011
[5]超声振动—气体介质电火花复合加工技术及机理研究[D]. 徐明刚.山东大学 2007
[6]氧化锆基复合陶瓷纺织剪刀材料的研制及其应用基础研究[D]. 孙静.山东大学 2005
硕士论文
[1]片状电极超声辅助电火花加工装置及仿真与实验研究[D]. 程凯.哈尔滨工业大学 2018
[2]工件竖直超声振动对电火花加工间隙流场的影响研究[D]. 邹纯.中北大学 2018
[3]末端可弯超声刀机理分析与样机设计[D]. 刘海宽.天津大学 2018
[4]SiC/Al功能梯度材料的电火花加工仿真及工艺试验研究[D]. 朱秋林.西安工业大学 2017
[5]旋转超声辅助微细电火花加工机床研制及实验研究[D]. 张振.北方工业大学 2016
[6]SiCp/Al基复合材料切削加工性的基础研究[D]. 赵爱林.华北电力大学 2016
[7]夹心式超声振子的建模分析与性能测试[D]. 陈猛.广东工业大学 2014
[8]高体积分数SiCp/Al材料型腔的精密电火花加工[D]. 杨攀.南京航空航天大学 2014
[9]LED封装散热用硅氧碳自由薄膜的主要电学热学性能与初步应用[D]. 杨敏.厦门大学 2013
[10]电极抬刀运动与电火花加工性能研究[D]. 储召良.上海交通大学 2013
本文编号：3531532
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