基于球形阴极的电解加工研究及设备开发

发布时间：2017-10-27 00:14

  本文关键词：基于球形阴极的电解加工研究及设备开发

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【摘要】：近年来,我国经济社会发展成果显著,但是环境污染、资源浪费比较严重,再制造产业具有减轻环境压力、资源浪费的优势,得到了各国越来越多的重视与推广。离心式压缩机叶轮价值高昂,对其开展再制造具有重要的经济环境效益,而压缩机叶轮经激光熔覆、热喷涂等技术修复后,需要后续的精密加工手段使其恢复到原有的尺寸精度和表面质量。电解加工技术具有高的加工效率,加工后不会产生残余应力、硬化层、灼伤等损伤形式,将电解加工技术应用到压缩机叶轮再制造的精密低应力加工中具有重要意义。首先,本文研究了电解加工的钝化现象,获得了活性溶解区、过渡钝化区和钝化区,利用钝化参数进行了抛光工艺的优化,获得了高的电解抛光质量。通过钝化机理的研究发现钝化层的存在是因为电解加工过程阳极表面产生了阳极产物,由于阳极产物的堆积形成钝化膜,减缓了电化学腐蚀的速率。利用钝化区参数,进行了抛光工艺的优化,获得了高的抛光质量。通过电化学腐蚀速率试验发现电解加工速率与电压存在近似的线性关系。其次,为了避免“拷贝式”电解加工阴极制作复杂、价格昂贵及加工精度不高的缺点,设计制作了球形阴极数控电解加工机床。设计的电解液循环系统实现了电解液的循环利用,过滤掉电解加工产生的絮状杂质,并降低了加工过程的温度。另外,可以通过球形阴极的轨迹控制,对曲面进行电解加工,避免“拷贝式”复杂阴极的设计制作和电解加工过程容易产生杂散腐蚀的缺点。然后,基于球形阴极电解加工机床开展了材料去除率的研究,建立了去除率的数学模型及经验公式,并通过试验验证了去除率拟合模型的合理性。通过公式推导建立了材料去除率的数学模型,并拟合了去除率与电流强度之间的经验公式。实际电解加工中的各因素都会影响电流强度的大小,进而影响材料的去除率,为此建立了各因素与电流强度之间的拟合公式。最后拟合出去除率与各因素之间的公式,该公式可用于指导去除率的选择。通过电解加工试验,验证了去除率拟合公式的合理性。最后,通过正交试验和单因素试验研究了球形阴极电解加工对表面粗糙度的影响权重及规律,试验还发现电解加工后显微硬度有所降低,耐自然腐蚀的能力得到提升。通过正交试验得到各因素对表面粗糙度的影响权重,并开展了各因素对表面粗糙度的影响规律试验。通过显微硬度试验发现电解加工后表面的显微硬度有所降低,通过耐腐蚀性试验发现电解加工后表面的耐自然腐蚀能力提高。
【关键词】：电解加工 再制造 去除率 表面质量 压缩机叶轮
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要11-13
• Abstract13-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 再制造概述15-16
• 1.2 电解加工技术概述16-20
• 1.2.1 电解抛光技术研究现状17-18
• 1.2.2 数控电解加工技术研究现状18-19
• 1.2.3 电解加工设备研究现状19-20
• 1.3 课题主要来源及主要研究内容20-23
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 主要研究内容20-21
• 1.3.3 论文组织结构21-23
• 第2章 电解加工钝化现象及抛光工艺研究23-35
• 2.1 电解加工钝化现象研究23-29
• 2.1.1 电解加工钝化理论23-24
• 2.1.2 试验材料与方法24-25
• 2.1.3 激光熔覆层的制备25-26
• 2.1.4 试验结果与讨论26-29
• 2.2 电解加工表面粗糙度分析29-33
• 2.2.1 试验方法29-30
• 2.2.2 试验结果与讨论30-33
• 2.3 电解腐蚀速率分析33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 球形阴极数控电解加工机床的设计及开发35-45
• 3.1 电解加工机床总体设计35-37
• 3.2 电解液循环系统设计37-39
• 3.2.1 耐腐蚀高压泵设计选型37-38
• 3.2.2 管路设计选型38
• 3.2.3 电解液过滤箱设计38-39
• 3.3 球形阴极和夹具设计39-40
• 3.4 机床控制系统设计40-42
• 3.4.1 控制系统硬件结构组成40-41
• 3.4.2 控制器输入输出结构设计41-42
• 3.5 本章小结42-45
• 第4章 球形阴极电解加工去除率研究45-59
• 4.1 试验条件与方法45-46
• 4.2 去除率与电流强度之间的关系46-48
• 4.3 电流强度与电解加工各因素之间的关系48-55
• 4.3.1 电压对电流强度的影响49-50
• 4.3.2 初始间隙对电流强度的影响50-51
• 4.3.3 电解液压力对电流强度的影响51-53
• 4.3.4 电解液浓度对电流强度的影响53-55
• 4.4 去除率计算模型的建立55-56
• 4.5 去除率计算模型的验证56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 第5章 球形阴极电解加工表面质量评价59-69
• 5.1 球形阴极电解加工的表面粗糙度分析59-63
• 5.1.1 正交试验分析59-61
• 5.1.2 单因素试验分析61-63
• 5.2 球形阴极电解加工显微硬度分析63-65
• 5.3 球形阴极电解加工耐腐蚀性分析65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 工作总结69-70
• 6.2 研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目75-77
• 致谢77-78
• 学位论文评阅及答辩情况表78

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本文编号：1101083