电化学磁力研磨复合加工钛合金试验研究

发布时间：2017-10-25 21:30

  本文关键词：电化学磁力研磨复合加工钛合金试验研究

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【摘要】：钛合金材料作为一种重要金属结构材料,具有低密度、高比强度、低温性能好、耐腐蚀性强等优点,相比于镁合金和高温合金,具有更加优异的综合性能,在各个方面的使用范围不断扩大,近些年来主要应用于航空航天领域。钛合金作为航空发动机的重要使用材料,被用于加工发动机叶片、涡轮叶盘等,同时也被用于人造卫星、宇宙飞船等;除此之外,钛合金管因其具有耐高压、耐腐蚀等特性,被广泛应用在军工、海洋、石油化工等领域,主要用于制造枪炮管、深潜器、冷凝器等零部件,这些零部件的表面质量直接影响其使用性能,因此必须提高其表面质量。但由于钛合金的磨削加工性能较差,采用传统的加工方法很难满足加工要求,本文提出采用电化学磁力研磨复合加工的方法。电化学磁力研磨复合加工是利用电化学的阳极溶解作用和磁力研磨的机械磨削作用来去除金属材料的一种加工方法,该方法不仅保持了各自加工工艺的优势,而且能够合理有效地结合,因此适用于绝大多数的金属材料。本文依据电化学磁力研磨复合加工装置设计的原则,针对于平面和管内表面设计了相应的电化学磁力研磨复合加工的试验装置,针对钛合金的电化学特性进行了理论分析,提出了采用电化学磁力研磨复合光整加工的方法对钛合金管内表面进行加工。设计了电化学磁力研磨复合光整加工的实验装置,分别与纯磁力研磨加工和纯电化学加工进行了光整加工试验对比,检测分析了不同工艺加工前后表面的粗糙度、微观形貌、摩擦磨损行为、表面残余应力和能量谱。试验结果表明:在相同的加工时间内,与单纯电化学加工和磁力研磨加工相比,电化学磁力研磨复合光整加工的表面粗糙度Ra可达到0.2μm,材料去除量和加工效率显著提高;表面显微形貌要明显优于其他两种加工方式;且加工后表面很好地维持了原有材料的化学成分和表面性质;能够使表面由拉应力转变为约-200Mpa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。针对试验中的加工参数,采用响应面法对加工中的试验条件进行筛选和优化,采用基于Box-Behnken试验设计的方法,选取电源电压、主轴转速和进给速度为试验因素,进行了三因素三水平的试验,建立了三因素对应于响应值(表面粗糙度、材料去除量)的回归方程,并对得到的结果进行了方差分析,研究了两因素之间的相互影响,最后得出了优化后的试验条件;对试验中的电解液按照酸碱性进行试验,试验结果发现Na NO3电解液可以获得致密稳定的钝化膜,且浓度应控制在20%左右。
【关键词】：钛合金 电化学 磁力研磨 响应面法 复合加工
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG65
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1.绪论10-18
• 1.1 钛合金材料概述10
• 1.2 钛合金材料发展与研究现状10-11
• 1.3 钛合金精密加工方法与研究现状11-12
• 1.4 电化学机械复合加工理论与研究近况12-16
• 1.4.1 电化学磨削复合加工12-14
• 1.4.2 电化学磁力研磨复合加工14-16
• 1.5 课题研究意义16
• 1.6 本文研究主要内容16-18
• 2.电化学磁力研磨复合加工机理18-30
• 2.1 电化学加工机理18-21
• 2.1.1 电极反应规律18-19
• 2.1.2 电极电位19
• 2.1.3 法拉第定律19-20
• 2.1.4 阳极极化及其极化曲线20-21
• 2.2 磁力研磨加工机理21-23
• 2.3 电化学磁力研磨复合加工机理23-26
• 2.4 电化学磁力研磨复合加工存在的问题和影响因素26-29
• 2.4.1 电化学磁力研磨复合加工存在的问题26
• 2.4.2 电化学磁力研磨复合加工的影响因素26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3.电化学磁力研磨复合加工装置设计30-37
• 3.1 电化学磁力研磨复合加工装置总体设计原则30-31
• 3.2 电化学磁力研磨复合加工平面装置设计31
• 3.3 电化学磁力研磨复合加工管内表面装置设计31-32
• 3.4 加工质量表征方法32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4.钛合金复合加工试验研究37-49
• 4.1 钛合金电化学特性37-39
• 4.2 钛合金管内表面复合加工试验研究39-48
• 4.2.1 试验装置与试验条件39-40
• 4.2.2 试验结果与分析40-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5.试验条件和电解液的优化49-63
• 5.1 响应面优化法简介49
• 5.2 响应面分析软件Design-Expert介绍49-50
• 5.3 基于Box-Behnken试验设计的复合加工试验条件优化50-57
• 5.3.1 优化方案50-51
• 5.3.2 优化结果与分析51-57
• 5.4 钛合金电解液的优化57-61
• 5.4.1 电解液成分的选取58-59
• 5.4.2 Na NO3电解液的最佳浓度59-61
• 5.5 本章小结61-63
• 6.总结与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70
• 作者简介70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈燕;宋宗朋;李昌;韩冰;;磁研磨法抛光40Cr钢管件内表面的影响因素[J];中国表面工程;2015年04期

2 王显康;陈燕;周锟;;磁力研磨法在微小凹槽表面光整加工中的应用[J];机械设计与制造;2014年02期

3 张利军;王幸运;郭启义;谢田;薛祥义;常辉;;钛合金材料在我国航空紧固件中的应用[J];航空制造技术;2013年16期

4 郭华锋;孙涛;李菊丽;杨海峰;;TC4钛合金表面等离子喷涂Ni基WC涂层的组织及性能分析[J];中国表面工程;2013年02期

5 庞继明;肖雅静;曲恒磊;邓超;马小菊;杨建朝;巨建辉;;不同方法制备的钛及钛合金管坯组织与性能研究[J];钛工业进展;2010年04期

6 李重河;朱明;王宁;鲁雄刚;程申涛;;钛合金在飞机上的应用[J];稀有金属;2009年01期

7 卢守栋;韩会民;刘欣杰;;NiTi合金电化学抛光工艺[J];材料保护;2008年07期

8 刘伟;杜宇;;低温钛合金的研究现状[J];稀有金属快报;2007年09期

9 高英杰;;钛及钛合金平面磨削加工工艺研究[J];稀有金属快报;2006年10期

10 张义平;秦义;;钛合金高速铣削表面完整性研究[J];机械设计与制造;2006年09期

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本文编号：1095603