孔、槽结构管电极电解加工技术研究
发布时间：2020-09-10 12:15
管电极电解加工技术,一般采用中空金属管作为电解液喷嘴兼工具阴极,利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理,对工件进行去除加工。按工具阴极的行进路径及所加工结构的特征,该技术可分为管电极电解加工孔技术与管电极电解铣削技术,具有表面质量高、不受材料硬度限制、无切削力,定域性高且加工灵活等优点。本文针对管电极电解加工技术在孔、槽结构加工中的应用进行了若干关键技术研究。(1)针对深小孔管电极电解加工中排液困难的问题,提出了恒流量管电极电解加工方法。试验结果表明,电解液流量对加工稳定性及加工质量都有较大影响,采用恒流量管电极电解加工方法可显著提高加工效率、改善孔形质量并提升加工稳定性。(2)针对槽结构管电极电解铣削加工中,边缘区易出现杂散腐蚀的问题,提出了通过调整电解液反射状态来缓解甚至消除槽边缘杂散腐蚀的方法。试验发现通过控制加工参数可获得不同的电解液反射状态,而两者的共同作用决定了槽边缘区的杂散腐蚀程度。通过对试验过程及结果的观测,建立了加工参数、电解液反射状态、槽边缘区杂散腐蚀程度之间的关联,选取合适的参数获得了边缘无杂散腐蚀的高定域性槽结构。在此基础上,采用管电极电解多刀铣削的方法,获得了兼具高表面质量与高定域性的槽结构,并增加了其深度。(3)为探究将管电极电解加工技术应用于激光立体成形(Laser rapid forming,LRF)零部件后续精加工的可能性,对LRF沉积态Inconel718试件进行了电化学溶解特性研究。在对其金相组织进行观测分析后,研究了平面取向与激光参数对电化学极化特性、交流阻抗、电流效率的影响。结果显示,在所选激光参数范围内,平面取向及激光参数对电化学特性无明显影响,但溶解后的表面形貌呈各向异性,在竖直面上出现呈条纹状的层带结构(即熔覆层之间的交叠区),该结构因溶解速率慢于周围区域而呈“凸”状。进一步研究表明,层带结构高度及竖直面表面粗糙度Ra值将随电流密度的增加而降低。(4)采用管电极电解加工技术在LRF沉积态毛坯件上进行了孔、槽结构的加工试验,重点对孔侧壁表面形貌与电解铣削表面平整度进行了研究。孔加工试验结果表明,采用管电极电解加工技术进行孔加工时,孔侧壁上将出现较为明显的层带结构,表面质量不理想。电解铣削加工试验中,首先对LRF沉积态毛坯件表面平整度指标的选择进行了初步探讨,接着通过电解铣削槽试验研究了加工参数对加工表面平整度的影响,确立了恒电压、小间隙的加工原则,并最终采用较优参数完成了面整平加工,大幅降低了毛坯件表面的不平整度。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG662
【部分图文】：
深径比约 3~10，其加工质量直接影响性发生改变，造成燃料喷注量不能与燃烧在喷孔内的初扰动，使喷散锥角增大，喷化与动力的传输操纵，因此其内部零部件接决定了车辆各项性能的优劣。缸套/活而消耗发动机大量能量的同时也因磨损大利影响，内壁带有凹槽的沟槽型缸套目产生动压润滑，还可起到储存润滑油及磨机的破坏，提高了汽车的使用寿命。离舒适性的关键部件，降低其在使用过程中个重要目标。为达到此目的，国内外学者最为热门（图 1.2）。相关研究表明，接触且能抑制其多阶谐波响应，加之对摩擦磨噪声的产生[9-12]。
（a）制动片螺旋槽 （b）制动片不同沟槽方向图 1.2 制动器零件微沟槽结构[12]1.1.2 孔槽结构在模具、刀具制造领域的应用冲孔模具、挤压模具中应用到许多小直径精密深孔结构，且这些孔结构一般都具有孔径小，深径比大，加工精度要求高及表面粗糙度值低等特点。例如，用于汽车尾气净化器中催化剂陶瓷载体制造的挤压模[13]，是一种高孔密度的结构，往往具有孔深大，开孔密度大，孔壁薄的特点，且常采用 17-4PH 不锈钢或 Inconel718 等合金制作，具有较大的加工难度。金属切削加工中，刀具与工件、切屑之间有着非常严重的摩擦现象，产生大量的切削热，容易导致加工质量下降及刀具严重磨损。而相关研究表明，刀具表面带有微沟槽可大幅改善刀具与工件的接触状态（图 1.3），具有减摩、耐磨、润滑及抗粘性等优异性能[14, 15]。加拿大 P. Koshy 等采用电火花加工技术在刀具表面加工出宽度与深度都为 100μm 的沟槽阵列，显著降低了刀具与工件表面的摩擦系数[16]。德国 J. Kümmel 等采用激光加工在刀具前刀面加工出微沟槽结构，表现出优异的抗粘性与耐磨性[17]。印度联邦大学 W. M. Da Silva 等采用激光加工在前刀面加工出方向平行与垂直于切屑流方向的阵列沟槽。试验结果显示，刀具上的[18]
图 1.2 制动器零件微沟槽结构[12]具、刀具制造领域的应用模具中应用到许多小直径精密深孔结构，且这些孔精度要求高及表面粗糙度值低等特点。例如，用于挤压模[13]，是一种高孔密度的结构，往往具有孔采用 17-4PH 不锈钢或 Inconel718 等合金制作，具，刀具与工件、切屑之间有着非常严重的摩擦现象，降及刀具严重磨损。而相关研究表明，刀具表面带态（图 1.3），具有减摩、耐磨、润滑及抗粘性等火花加工技术在刀具表面加工出宽度与深度都为件表面的摩擦系数[16]。德国 J. Kümmel 等采用激光现出优异的抗粘性与耐磨性[17]。印度联邦大学 W.出方向平行与垂直于切屑流方向的阵列沟槽。试验磨损降低切削温度，提高切削性能[18]。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG662
【部分图文】：
深径比约 3~10，其加工质量直接影响性发生改变，造成燃料喷注量不能与燃烧在喷孔内的初扰动，使喷散锥角增大，喷化与动力的传输操纵，因此其内部零部件接决定了车辆各项性能的优劣。缸套/活而消耗发动机大量能量的同时也因磨损大利影响，内壁带有凹槽的沟槽型缸套目产生动压润滑，还可起到储存润滑油及磨机的破坏，提高了汽车的使用寿命。离舒适性的关键部件，降低其在使用过程中个重要目标。为达到此目的，国内外学者最为热门（图 1.2）。相关研究表明，接触且能抑制其多阶谐波响应，加之对摩擦磨噪声的产生[9-12]。
（a）制动片螺旋槽 （b）制动片不同沟槽方向图 1.2 制动器零件微沟槽结构[12]1.1.2 孔槽结构在模具、刀具制造领域的应用冲孔模具、挤压模具中应用到许多小直径精密深孔结构，且这些孔结构一般都具有孔径小，深径比大，加工精度要求高及表面粗糙度值低等特点。例如，用于汽车尾气净化器中催化剂陶瓷载体制造的挤压模[13]，是一种高孔密度的结构，往往具有孔深大，开孔密度大，孔壁薄的特点，且常采用 17-4PH 不锈钢或 Inconel718 等合金制作，具有较大的加工难度。金属切削加工中，刀具与工件、切屑之间有着非常严重的摩擦现象，产生大量的切削热，容易导致加工质量下降及刀具严重磨损。而相关研究表明，刀具表面带有微沟槽可大幅改善刀具与工件的接触状态（图 1.3），具有减摩、耐磨、润滑及抗粘性等优异性能[14, 15]。加拿大 P. Koshy 等采用电火花加工技术在刀具表面加工出宽度与深度都为 100μm 的沟槽阵列，显著降低了刀具与工件表面的摩擦系数[16]。德国 J. Kümmel 等采用激光加工在刀具前刀面加工出微沟槽结构，表现出优异的抗粘性与耐磨性[17]。印度联邦大学 W. M. Da Silva 等采用激光加工在前刀面加工出方向平行与垂直于切屑流方向的阵列沟槽。试验结果显示，刀具上的[18]
图 1.2 制动器零件微沟槽结构[12]具、刀具制造领域的应用模具中应用到许多小直径精密深孔结构，且这些孔精度要求高及表面粗糙度值低等特点。例如，用于挤压模[13]，是一种高孔密度的结构，往往具有孔采用 17-4PH 不锈钢或 Inconel718 等合金制作，具，刀具与工件、切屑之间有着非常严重的摩擦现象，降及刀具严重磨损。而相关研究表明，刀具表面带态（图 1.3），具有减摩、耐磨、润滑及抗粘性等火花加工技术在刀具表面加工出宽度与深度都为件表面的摩擦系数[16]。德国 J. Kümmel 等采用激光现出优异的抗粘性与耐磨性[17]。印度联邦大学 W.出方向平行与垂直于切屑流方向的阵列沟槽。试验磨损降低切削温度，提高切削性能[18]。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 潘志福;张明岐;傅军英;殷e
本文编号：2815810
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2815810.html
