超声振动辅助电解磨削GH3536技术研究
发布时间：2021-01-08 23:05
近年来,随着航空工业的快速发展,各部门生产单位对航空航天零部件及其加工材料的性能要求日益提高,在要求材料具备较高的强度、良好的耐腐蚀性和耐高温性的同时,还要求加工出的零部件具有较高的表面加工质量和尺寸精度。镍基高温合金GH3536是航空航天领域常用的一种非常典型的难加工材料,但当采用传统机械加工或特种加工时,往往存在加工精度差、表面完整性差、砂轮磨损严重、残余应力大和重熔层等问题,因此本文提出了一种超声振动辅助脉冲电化学研磨的高效复合加工方法。该方法利用超声波发生器和变幅杆,将交流电信号转变为机械振动,并引入到电解磨削加工中,利用超声振动的空化作用和液相传质效应,可使加工过程中流场更加稳定、极间间隙电解产物及气泡能够迅速排出。相比于传统机械磨削、电解加工和电解磨削加工,利用超声振动辅助电解磨削所加工的GH3536合金小孔的表面质量和加工精度都得到了很大提高。本文利用超声振动辅助电解磨削复合工艺对GH3536小孔进行高效加工,并开展了材料去除机理的理论分析和试验研究,主要研究内容如下:（1）阐述了超声振动辅助管电极电解加工预孔和超声辅助电解磨削扩孔的加工原理、加工范围特点以及影响工艺试验...
【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】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－】具有小孔结构的典型部件??
?山东大学硕士毕业论文???工高温镍基合金小孔时，加工区域切肩排出困难，容易发生堵塞，刀具下刀与工??件产生作用力时，刀头容易发生偏移，导致小孔加工精度变差，且加工区域温度??过高，刀具磨损严重，使用寿命降低，工件表面容易产生硬化现象，工件残余应??力过大，如图１－２所示机械钻削出的微小孔。??图１－２械钻削出的微小孔??图１－３特种加工方法加工出的典型微小孔结构??如图１－３是用特种加工方法加工出的典型微小孔结构。电火花加工是在一定??的介质中，工件电极和工具电极之间的火花放电产生瞬时高温将材料去除的加工??方法，但是加工表面容易产生重熔层，对表面质量产生不利影响［５］。电解加工是??指阳极工件在电压的作用下，在电解液中发生电化学溶解从而蚀除材料的过程，??工件根据阴极工具电极形状加工成型的工艺过程，既不会有重熔层的产生，也不??会存在工具电极的损耗，但是加工稳定性差，不能保证表面的完整性，容易出现??杂散腐蚀现象。激光加工是利用激光束的能量通过透镜汇聚在工件表面上以产生??光热效应来蚀除多余的材料，广泛应用于工业加工、军事、医疗和各种科学研究??［６］。但是激光加工输出功率低，能量转换效率低，频率稳定性差。超声加工是利??用超声波发生器和变幅杆，将交流电信号转变为机械振动，推动刀具磨粒以极高??的速度冲击工件表面以达到粉碎材料的目的。超声加工可以加工非金属脆硬性材??２??
第１章绪论??图１－４恒流量、反射角为０°加工出的小孔［１＞１５］??英国曼彻斯特大学的Ｓ．?ＡＩｉ［ｌ９］在对管电极电解加工中常见的缺陷进行了初??步认识之后，进行了部分因子实验设计（ＤＯＥ），以识别影响孔质量的更重要的工??艺参数。针对这些工艺参数，进行了全因子设计实验，研究了它们对孔径和孔锥??度的影响，确定合适的操作条件以钻出高质量的孔的指南和要求。Ｉｎｄｉａｎ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ??ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ的Ｄ．Ｓ．Ｂｉｌｇｉ［２（Ｋ２ｌ］进行了镍基高温合金脉冲电流管电极电解加工??深小孔的实验研宄，分析了５个工艺参数电压、管电极进给速度、脉冲时间、占??空比、管电极光头长度对深度平均径向过切、材料去除率和线性材料去除率的影??响，建立了工艺参数对深度平均径向过切、材料去除率和线性材料去除率影响的??数学模型，该模型可同时对孔质量和工艺性能进行定量评价。试验结果可用脉冲??管电极电化学深孔加工过程中普遍存在的电极间隙动力学来解释。通过实验确定??的最佳工艺参数，可以有效地在镍基高温合金中钻出高质量、高深径比的小孔。??Ｃｒａｃｏｗ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?的?Ｓｅｂａｓｔｉａｎ?Ｓｋｏｃｚｙｐｉｅｃ［２２］基于计算流体动力学??方法，分析了在空化现象发生的情况下，阳极与阴极之间的多相、湍流和非稳态??电解质流动问题。并在管电极电解加工中增加了超声振动，获得了最佳的振幅，??有效的提高了加工的稳定性。Ａｉｎ?Ｓｈａｍｓ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的Ｍ．Ｓ．?Ｈｅｗｉｄｙ［２３］提出了一??种基于低频振动辅助的管电极电解加工方法，刀具振动频率从几十赫兹到几百千??赫兹，这使得间隙分布的阳极局部
【参考文献】：
期刊论文
[1]外圆电解磨削工艺参数研究[J]. 敖太平,张恕远,左施施,冉林,吴攀,邓勇. 机床与液压. 2019(11)
[2]YG15硬质合金电化学腐蚀机理研究[J]. 施远,金洙吉,姜冠楠,刘作涛,周忠正,王泽北. 中国腐蚀与防护学报. 2019(03)
[3]碳化硅超声-电化学机械抛光试验研究[J]. 翟文杰,翟权. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[4]管电极电解加工小孔实验研究[J]. 马宁,李朋峻,陈阳,李景春,单宝峰. 电加工与模具. 2018(S1)
[5]GH4169电解磨削加工试验研究[J]. 叶而康,曲宁松,朱荻. 机械制造与自动化. 2016(06)
[6]薄壁回转结构平动电解磨削试验研究[J]. 王峰,赵建社,干为民,董志鹏. 东南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[7]超声变幅杆的理论设计与ANSYS仿真分析[J]. 常小龙. 河北农机. 2016(03)
[8]基于NaNO3电解液的TC4薄板阵列群孔电解加工研究[J]. 李寒松,高传平,李龙文,王国乾. 机械制造. 2015(03)
[9]缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响[J]. 刘浩,王心美,刘大顺,温志勋,岳珠峰. 稀有金属材料与工程. 2014(10)
[10]两电极体系新型全固态电极特性分析与应用[J]. 李雅卓,王广伟,金建余,蔡佩君,王晓萍. 浙江大学学报(工学版). 2014(08)
博士论文
[1]群小孔电解加工的关键技术研究[D]. 王维.南京航空航天大学 2010
[2]发动机叶片精密电解加工关键技术研究[D]. 徐正扬.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]超声辅助电解-磨削高效加工小孔技术研究[D]. 孔黄海.山东大学 2019
[2]钨合金电解磨削加工工艺研究[D]. 周忠正.大连理工大学 2019
[3]轴向超声振动车削仿真分析与实验研究[D]. 吴得宝.山东大学 2019
[4]单晶碳化硅超声—电化学机械抛光仿真与实验研究[D]. 翟权.哈尔滨工业大学 2018
[5]电解磨削加工高铬合金实验研究[D]. 李科研.大连理工大学 2017
[6]电解加工过程的多场耦合仿真研究[D]. 何长运.广东工业大学 2015
[7]钛合金电解磨削加工工艺研究[D]. 单晓慧.大连理工大学 2015
[8]GH4169合金电解磨铣加工试验研究[D]. 叶而康.南京航空航天大学 2015
[9]电解磨削加工钛合金基础试验研究[D]. 孙元普.大连理工大学 2014
[10]脉动流场管电极电解加工钛合金深小孔试验研究[D]. 张玉冬.南京航空航天大学 2014
本文编号：2965481
【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】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－】具有小孔结构的典型部件??
?山东大学硕士毕业论文???工高温镍基合金小孔时，加工区域切肩排出困难，容易发生堵塞，刀具下刀与工??件产生作用力时，刀头容易发生偏移，导致小孔加工精度变差，且加工区域温度??过高，刀具磨损严重，使用寿命降低，工件表面容易产生硬化现象，工件残余应??力过大，如图１－２所示机械钻削出的微小孔。??图１－２械钻削出的微小孔??图１－３特种加工方法加工出的典型微小孔结构??如图１－３是用特种加工方法加工出的典型微小孔结构。电火花加工是在一定??的介质中，工件电极和工具电极之间的火花放电产生瞬时高温将材料去除的加工??方法，但是加工表面容易产生重熔层，对表面质量产生不利影响［５］。电解加工是??指阳极工件在电压的作用下，在电解液中发生电化学溶解从而蚀除材料的过程，??工件根据阴极工具电极形状加工成型的工艺过程，既不会有重熔层的产生，也不??会存在工具电极的损耗，但是加工稳定性差，不能保证表面的完整性，容易出现??杂散腐蚀现象。激光加工是利用激光束的能量通过透镜汇聚在工件表面上以产生??光热效应来蚀除多余的材料，广泛应用于工业加工、军事、医疗和各种科学研究??［６］。但是激光加工输出功率低，能量转换效率低，频率稳定性差。超声加工是利??用超声波发生器和变幅杆，将交流电信号转变为机械振动，推动刀具磨粒以极高??的速度冲击工件表面以达到粉碎材料的目的。超声加工可以加工非金属脆硬性材??２??
第１章绪论??图１－４恒流量、反射角为０°加工出的小孔［１＞１５］??英国曼彻斯特大学的Ｓ．?ＡＩｉ［ｌ９］在对管电极电解加工中常见的缺陷进行了初??步认识之后，进行了部分因子实验设计（ＤＯＥ），以识别影响孔质量的更重要的工??艺参数。针对这些工艺参数，进行了全因子设计实验，研究了它们对孔径和孔锥??度的影响，确定合适的操作条件以钻出高质量的孔的指南和要求。Ｉｎｄｉａｎ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ??ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ的Ｄ．Ｓ．Ｂｉｌｇｉ［２（Ｋ２ｌ］进行了镍基高温合金脉冲电流管电极电解加工??深小孔的实验研宄，分析了５个工艺参数电压、管电极进给速度、脉冲时间、占??空比、管电极光头长度对深度平均径向过切、材料去除率和线性材料去除率的影??响，建立了工艺参数对深度平均径向过切、材料去除率和线性材料去除率影响的??数学模型，该模型可同时对孔质量和工艺性能进行定量评价。试验结果可用脉冲??管电极电化学深孔加工过程中普遍存在的电极间隙动力学来解释。通过实验确定??的最佳工艺参数，可以有效地在镍基高温合金中钻出高质量、高深径比的小孔。??Ｃｒａｃｏｗ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?的?Ｓｅｂａｓｔｉａｎ?Ｓｋｏｃｚｙｐｉｅｃ［２２］基于计算流体动力学??方法，分析了在空化现象发生的情况下，阳极与阴极之间的多相、湍流和非稳态??电解质流动问题。并在管电极电解加工中增加了超声振动，获得了最佳的振幅，??有效的提高了加工的稳定性。Ａｉｎ?Ｓｈａｍｓ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ的Ｍ．Ｓ．?Ｈｅｗｉｄｙ［２３］提出了一??种基于低频振动辅助的管电极电解加工方法，刀具振动频率从几十赫兹到几百千??赫兹，这使得间隙分布的阳极局部
【参考文献】：
期刊论文
[1]外圆电解磨削工艺参数研究[J]. 敖太平,张恕远,左施施,冉林,吴攀,邓勇. 机床与液压. 2019(11)
[2]YG15硬质合金电化学腐蚀机理研究[J]. 施远,金洙吉,姜冠楠,刘作涛,周忠正,王泽北. 中国腐蚀与防护学报. 2019(03)
[3]碳化硅超声-电化学机械抛光试验研究[J]. 翟文杰,翟权. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[4]管电极电解加工小孔实验研究[J]. 马宁,李朋峻,陈阳,李景春,单宝峰. 电加工与模具. 2018(S1)
[5]GH4169电解磨削加工试验研究[J]. 叶而康,曲宁松,朱荻. 机械制造与自动化. 2016(06)
[6]薄壁回转结构平动电解磨削试验研究[J]. 王峰,赵建社,干为民,董志鹏. 东南大学学报(自然科学版). 2016(02)
[7]超声变幅杆的理论设计与ANSYS仿真分析[J]. 常小龙. 河北农机. 2016(03)
[8]基于NaNO3电解液的TC4薄板阵列群孔电解加工研究[J]. 李寒松,高传平,李龙文,王国乾. 机械制造. 2015(03)
[9]缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响[J]. 刘浩,王心美,刘大顺,温志勋,岳珠峰. 稀有金属材料与工程. 2014(10)
[10]两电极体系新型全固态电极特性分析与应用[J]. 李雅卓,王广伟,金建余,蔡佩君,王晓萍. 浙江大学学报(工学版). 2014(08)
博士论文
[1]群小孔电解加工的关键技术研究[D]. 王维.南京航空航天大学 2010
[2]发动机叶片精密电解加工关键技术研究[D]. 徐正扬.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]超声辅助电解-磨削高效加工小孔技术研究[D]. 孔黄海.山东大学 2019
[2]钨合金电解磨削加工工艺研究[D]. 周忠正.大连理工大学 2019
[3]轴向超声振动车削仿真分析与实验研究[D]. 吴得宝.山东大学 2019
[4]单晶碳化硅超声—电化学机械抛光仿真与实验研究[D]. 翟权.哈尔滨工业大学 2018
[5]电解磨削加工高铬合金实验研究[D]. 李科研.大连理工大学 2017
[6]电解加工过程的多场耦合仿真研究[D]. 何长运.广东工业大学 2015
[7]钛合金电解磨削加工工艺研究[D]. 单晓慧.大连理工大学 2015
[8]GH4169合金电解磨铣加工试验研究[D]. 叶而康.南京航空航天大学 2015
[9]电解磨削加工钛合金基础试验研究[D]. 孙元普.大连理工大学 2014
[10]脉动流场管电极电解加工钛合金深小孔试验研究[D]. 张玉冬.南京航空航天大学 2014
本文编号：2965481
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