超声焊接与放电加工融合的增材制造技术基础研究
发布时间：2022-02-21 22:17
金属波导元件是射电天文望远镜中的重要组成部分,紫铜因其良好的机械性能被用于此波导器件的加工,而微米尺度的紫铜波导孔和耦合孔加工是关键技术难点,采用超声增材技术可对其进行整体加工,本文对相关工艺进行了基础研究:首先用超声波焊接技术对紫铜薄片分层焊接,得到紫铜超声波最佳焊接工艺并探究了紫铜超声波焊接机理。在焊接基础上采用微细电火花加工内部信号孔、耦合孔,并引入超声辅助以提高放电加工效率。重复以上步骤,直至构件加工完成。相关研究结果如下:紫铜超声波焊接接头拉伸实验表明:焊接时间600ms,焊接功率1400W,焊接压力0.4MPa时,接头抗拉强度最大,可达1498.7N。采用单因素分析法分析三个实验主参数对接头强度影响的显著性:焊接压力对接头强度影响最大,焊接功率与焊接时间影响不显著。分析不同工艺参数间交互作用对接头强度影响显著性规律,任意两参数交互作用对接头强度的影响都高于单一参数的影响,因此紫铜的超声焊接实验中:不同参数之间的交互作用是实现连接的关键所在。且不同焊接参数交互作用:焊接时间与焊接压力交互作用>焊接功率与焊接压力交互作用>焊接时间与焊接功率交互作用。对焊接接头宏观形...
【文章来源】：南昌大学江西省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 超声波焊接简介
1.2 紫铜的超声波焊接
1.3 超声加工简介
1.4 电火花加工
1.4.1 电火花加工过程
1.4.2 电火花加工特点
1.4.3 工具电极的制备
1.4.4 电极损耗与补偿
1.5 超声辅助电火花加工研究进展
1.6 本课题的研究内容及意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法与检测工艺
2.3.1 焊前工件预处理
2.3.2 超声波焊接实验方法
2.3.3 金相分析
2.3.4 力学性能测试
2.3.5 超声波焊后紫铜的放电加工
2.3.6 超声振动作用下紫铜放电加工实验
第3章 焊接工艺参数对接头显微组织、力学性能的影响
3.1 实验设计
3.2 接头宏观形貌与显微组织分析
3.3 不同工艺参数及其交互作用对接头运度影响显著性分析
3.4 紫铜超声波焊接接头连接机理探讨
本章小结
第4章 焊后紫铜的放电加工
4.1 紫铜放电加工特性及放电加工热源模型的建立
4.2 电火花加工机理及参数对电火花加工工艺效果影响探究
4.2.1 极间介质的电离、击穿,形成放电通道
4.2.2 电极材料融化、气化、热膨胀及抛出
4.2.3 极间介质的消电离
4.2.4 参数对电火花加工效果的影响
4.3 放电规准的选择及实验结果分析
4.4 电极补偿工艺
4.5 超声波焊接及放电加工融合后波导器件加工及孔道精度检测
本章小结
第5章 超声辅助下紫铜的放电加工工艺
5.1 超声辅助模型的建立
5.1.1 套筒夹持件的设计
5.1.2 外保护套的设计
5.1.3 连接件
5.1.4 可行性验证
5.2 超声辅助下紫铜放电加工实验及结果分析
5.3 超声变幅杆的设计与仿真分析
5.3.1 超声变幅杆的理论分析及设计
5.3.2 超声变幅杆模态分析
5.3.3 超声变幅杆谐响应分析
本章小结
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]电蚀产物对微细电火花电极形状损耗影响的实验研究[J]. 李晓鹏,王元刚,刘宇,王慧,赵福令. 中国机械工程. 2020(15)
[2]紫铜波导孔道放电加工[J]. 王官明,朱政强,杨亚楠,李阳. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[3]超声复合电加工在线参数测控及优化试验[J]. 赵青青,邓正泉,朱永伟. 机械工程学报. 2018(17)
[4]铝/铜异质金属超声波焊接工艺研究[J]. 蒋召平,冯梦楠,罗震,齐宝鑫,刘义刚,于法浩. 焊接技术. 2018(04)
[5]AZ31镁合金与纯Cu超声波点焊接头组织与力学性能研究[J]. 李雷. 热加工工艺. 2017(15)
[6]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[J]. 崔玲. 山东工业技术. 2016(17)
[7]焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响[J]. 李东,赵杨洋,张延松. 焊接学报. 2014(02)
[8]提高电火花成型及小孔加工质量的措施[J]. 马瑛,孙谦. 中国新技术新产品. 2013(23)
[9]压电自适应脉冲式电火花加工放电通道粒子流场模拟[J]. 张春幸,张勤河,付秀琢,张亚. 电加工与模具. 2011(05)
[10]超声振动对电火花表面强化的作用[J]. 张平,马琳,梁志杰. 焊接学报. 2011(03)
博士论文
[1]轻合金超声波焊接力学性能及连接机理研究[D]. 赵德望.大连理工大学 2019
[2]基于热-流耦合分析的电火花加工材料蚀除及表面质量研究[D]. 唐佳静.哈尔滨工业大学 2018
[3]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
[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
硕士论文
[1]多微细孔同步电火花加工技术研究[D]. 毛晓雯.山东大学 2019
[2]Mg/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能研究[D]. 刘婧.吉林大学 2019
[3]微小孔超声振动电火花复合加工技术研究[D]. 任丽娟.中北大学 2019
[4]微细电火花电极损耗及极间放电规律研究[D]. 马光胜.长春理工大学 2019
[5]铝—钛异种金属超声波点焊工艺及机理研究[D]. 闵婕.哈尔滨工业大学 2018
[6]面向微小复杂曲面电火花成形加工的电极损耗规律研究[D]. 王普永.大连交通大学 2017
[7]微细电火花铣削加工中的电极损耗补偿研究[D]. 宁启富.哈尔滨工业大学 2014
[8]铜/镍复合电极小孔电火花加工机理与实验研究[D]. 郭红桥.太原理工大学 2014
[9]电火花成形加工中的电极损耗预测及补偿方法研究[D]. 孙钟明.浙江大学 2014
[10]模具钢MIRRAX ESR电火花加工效率的实验研究[D]. 须杰.华东理工大学 2014
本文编号：3638138
【文章来源】：南昌大学江西省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 超声波焊接简介
1.2 紫铜的超声波焊接
1.3 超声加工简介
1.4 电火花加工
1.4.1 电火花加工过程
1.4.2 电火花加工特点
1.4.3 工具电极的制备
1.4.4 电极损耗与补偿
1.5 超声辅助电火花加工研究进展
1.6 本课题的研究内容及意义
第2章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备
2.3 实验方法与检测工艺
2.3.1 焊前工件预处理
2.3.2 超声波焊接实验方法
2.3.3 金相分析
2.3.4 力学性能测试
2.3.5 超声波焊后紫铜的放电加工
2.3.6 超声振动作用下紫铜放电加工实验
第3章 焊接工艺参数对接头显微组织、力学性能的影响
3.1 实验设计
3.2 接头宏观形貌与显微组织分析
3.3 不同工艺参数及其交互作用对接头运度影响显著性分析
3.4 紫铜超声波焊接接头连接机理探讨
本章小结
第4章 焊后紫铜的放电加工
4.1 紫铜放电加工特性及放电加工热源模型的建立
4.2 电火花加工机理及参数对电火花加工工艺效果影响探究
4.2.1 极间介质的电离、击穿,形成放电通道
4.2.2 电极材料融化、气化、热膨胀及抛出
4.2.3 极间介质的消电离
4.2.4 参数对电火花加工效果的影响
4.3 放电规准的选择及实验结果分析
4.4 电极补偿工艺
4.5 超声波焊接及放电加工融合后波导器件加工及孔道精度检测
本章小结
第5章 超声辅助下紫铜的放电加工工艺
5.1 超声辅助模型的建立
5.1.1 套筒夹持件的设计
5.1.2 外保护套的设计
5.1.3 连接件
5.1.4 可行性验证
5.2 超声辅助下紫铜放电加工实验及结果分析
5.3 超声变幅杆的设计与仿真分析
5.3.1 超声变幅杆的理论分析及设计
5.3.2 超声变幅杆模态分析
5.3.3 超声变幅杆谐响应分析
本章小结
第6章 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]电蚀产物对微细电火花电极形状损耗影响的实验研究[J]. 李晓鹏,王元刚,刘宇,王慧,赵福令. 中国机械工程. 2020(15)
[2]紫铜波导孔道放电加工[J]. 王官明,朱政强,杨亚楠,李阳. 南昌大学学报(工科版). 2019(02)
[3]超声复合电加工在线参数测控及优化试验[J]. 赵青青,邓正泉,朱永伟. 机械工程学报. 2018(17)
[4]铝/铜异质金属超声波焊接工艺研究[J]. 蒋召平,冯梦楠,罗震,齐宝鑫,刘义刚,于法浩. 焊接技术. 2018(04)
[5]AZ31镁合金与纯Cu超声波点焊接头组织与力学性能研究[J]. 李雷. 热加工工艺. 2017(15)
[6]超声振动辅助电火花铣削加工技术与机理研究[J]. 崔玲. 山东工业技术. 2016(17)
[7]焊接能量对铝/铜超声波焊接接头显微组织的影响[J]. 李东,赵杨洋,张延松. 焊接学报. 2014(02)
[8]提高电火花成型及小孔加工质量的措施[J]. 马瑛,孙谦. 中国新技术新产品. 2013(23)
[9]压电自适应脉冲式电火花加工放电通道粒子流场模拟[J]. 张春幸,张勤河,付秀琢,张亚. 电加工与模具. 2011(05)
[10]超声振动对电火花表面强化的作用[J]. 张平,马琳,梁志杰. 焊接学报. 2011(03)
博士论文
[1]轻合金超声波焊接力学性能及连接机理研究[D]. 赵德望.大连理工大学 2019
[2]基于热-流耦合分析的电火花加工材料蚀除及表面质量研究[D]. 唐佳静.哈尔滨工业大学 2018
[3]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
[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
硕士论文
[1]多微细孔同步电火花加工技术研究[D]. 毛晓雯.山东大学 2019
[2]Mg/Al异种金属超声波焊接接头组织与力学性能研究[D]. 刘婧.吉林大学 2019
[3]微小孔超声振动电火花复合加工技术研究[D]. 任丽娟.中北大学 2019
[4]微细电火花电极损耗及极间放电规律研究[D]. 马光胜.长春理工大学 2019
[5]铝—钛异种金属超声波点焊工艺及机理研究[D]. 闵婕.哈尔滨工业大学 2018
[6]面向微小复杂曲面电火花成形加工的电极损耗规律研究[D]. 王普永.大连交通大学 2017
[7]微细电火花铣削加工中的电极损耗补偿研究[D]. 宁启富.哈尔滨工业大学 2014
[8]铜/镍复合电极小孔电火花加工机理与实验研究[D]. 郭红桥.太原理工大学 2014
[9]电火花成形加工中的电极损耗预测及补偿方法研究[D]. 孙钟明.浙江大学 2014
[10]模具钢MIRRAX ESR电火花加工效率的实验研究[D]. 须杰.华东理工大学 2014
本文编号：3638138
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