钛合金薄壁窄槽电加工试验研究

发布时间：2017-06-28 19:09

  本文关键词：钛合金薄壁窄槽电加工试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：薄壁窄槽结构是指宽度在0.1-1mm、长度在1-100mm、深宽比小于2的槽型微小结构。钛合金薄壁窄槽在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域中的应用愈来愈广泛。电火花加工方法不受材料硬度、韧性、强度的影响,宏观作用力小,因而在金属材料的薄壁窄槽加工中被广泛采用。然而,电火花加工存在表面变质层、微观裂纹等问题,显著降低了零件的使用寿命及疲劳性能。电解加工方法具有无电极损耗、加工表面无变质层、无变形等优点,在去除电火花加工表面变质层方面具有独特优势。针对钛合金(TC4)薄壁窄槽结构,本文探索采用电火花方法首先进行穿槽加工,再采用电解方法抛光加工表面变质层。具体工作如下:首先,通过单因素试验法,研究了多个工艺参数,如不同极性的加工方式、脉冲宽度、抬刀速度、峰值电流、开路电压、脉冲间隔,对电极相对损耗、薄壁窄槽内侧面的粗糙度、平均变质层厚度、内侧面形貌的影响;粗略得出了电火花加工钛合金(TC4)薄壁窄槽时各个工艺参数对工艺指标的影响规律,对加工参数的取值区间进行了初步优化。其次,进行了正交试验,研究了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、开路电压对电极相对损耗、加工表面粗糙度、加工表面变质层厚度、加工锥度4项工艺指标的影响。利用灰关联理论将上述4项工艺指标参数的优化问题,转化成了单一指标(灰关联度)问题,使得复杂问题简单化。得到了优化参数组合:脉冲宽度3.7?s、脉冲间隔49?s、峰值电流6.2A、开路电压100V。对比正交试验的结果,优化后的参数组合提高了钛合金(TC4)薄壁窄槽加工表面质量、降低了加工锥度和电极相对损耗,实现了工艺参数的进一步优化。最后,采用电解抛光的方式,对电火花加工的表面变质层进行去除试验,得出了抛光电压、抛光时间对加工效果影响的规律:随着抛光电压及抛光时间的增加,变质层表面先出现点蚀,之后点蚀逐渐扩大、重叠,覆盖整个变质层表面,形成了平整的加工表面;随着抛光时间的增加,表面粗糙度呈现先增加后降低的趋势,而电解抛光速度会一直降低。在抛光电压、抛光时间分别为4.6V、60s,5.4V、40s以及5.4V、60s时,变质层几乎被完全去除。电解抛光进一步地提高了钛合金(TC4)薄壁窄槽的加工表面质量。
【关键词】：电火花加工 钛合金 薄壁窄槽 灰关联 电解抛光
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 课题研究背景14-19
• 1.1.1 薄壁窄槽结构14-15
• 1.1.2 薄壁窄槽结构加工技术概述15-16
• 1.1.3 钛合金窄槽结构电加工研究现状16-19
• 1.2 课题研究目的和意义19
• 1.3 论文结构19-21
• 第二章 钛合金薄壁窄槽的电加工基础理论21-29
• 2.1 电火花加工钛合金薄壁窄槽机理分析21-24
• 2.1.1 钛化碳理论21
• 2.1.2 加工表面变质层的影响因素21-22
• 2.1.3 加工表面粗糙度的影响因素22-23
• 2.1.4 加工表面力学性能的影响因素23
• 2.1.5 加工锥度的影响因素23-24
• 2.1.6 电极相对损耗的影响因素24
• 2.2 电解抛光钛合金薄壁窄槽结构的基础理论24-28
• 2.2.1 钛合金氧化膜的溶解机理24-25
• 2.2.2 钛合金的杂散点蚀25
• 2.2.3 电解抛光的电解液25-27
• 2.2.4 电解抛光的蚀除量影响因素分析27
• 2.2.5 表面粗糙度影响因素分析27-28
• 2.2.6 电解抛光速度影响因素分析28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 钛合金薄壁窄槽的电火花加工基础试验29-47
• 3.1 试验目的29
• 3.2 试验准备29-33
• 3.2.1 试验仪器和设备29-30
• 3.2.2 试验方案30-33
• 3.3 基础试验33-46
• 3.3.1 极性的影响33-36
• 3.3.2 脉冲宽度的影响36-38
• 3.3.3 抬刀速度的影响38-40
• 3.3.4 峰值电流的影响40-43
• 3.3.5 开路电压的影响43-44
• 3.3.6 脉冲间隔的影响44-46
• 3.4 本章总结46-47
• 第四章 钛合金薄壁窄槽电火花加工的电参数优化研究47-61
• 4.1 前言47
• 4.2 灰色相关性理论的概述和应用47-48
• 4.3 灰关联理论对电火花工艺参数优化的意义48
• 4.4 灰关联度分析理论48-50
• 4.4.1 灰生成48-49
• 4.4.2 灰色关联度和灰关联序49-50
• 4.5 试验方案及结果统计50-54
• 4.5.1 电火花加工窄槽的锥度50
• 4.5.2 试验方案的设计50-52
• 4.5.3 试验结果的统计52-54
• 4.6 试验结果的分析54-60
• 4.6.1 灰关联分析数据处理54-56
• 4.6.2 单工艺目标灰关联分析56-58
• 4.6.3 多工艺指标灰关联分析58
• 4.6.4 试验验证58-60
• 4.7 本章总结60-61
• 第五章 钛合金薄壁窄槽的电解抛光试验研究及实际应用61-73
• 5.1 试验目的61
• 5.2 试验方案61-63
• 5.2.1 电解液61
• 5.2.2 阴极61-62
• 5.2.3 TC4试样62
• 5.2.4 其他设备62-63
• 5.2.5 试验结果的测量63
• 5.3 试验结果的分析63-69
• 5.3.1 电解抛光参数对窄槽宽度变化值的影响分析66-67
• 5.3.2 电解抛光参数对薄壁窄槽表面粗糙度的影响67-68
• 5.3.3 电解抛光参数对电解抛光速度的影响68-69
• 5.4 钛合金薄壁窄槽电解抛光的实际应用69-72
• 5.4.1 工艺参数的确定70-71
• 5.4.2 电火花加工电极、电解抛光阴极的设计71
• 5.4.3 零件的具体加工步骤71
• 5.4.4 加工结果71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80-81
• 附录81-84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 白艳艳;吕明;李文斌;梁国星;郭建英;;窄深槽加工技术的研究综述与展望[J];制造技术与机床;2014年10期

2 储召良;赵万生;顾琳;;高速抬刀窄槽电火花加工性能实验研究[J];电加工与模具;2013年S1期

3 瞿德明;丁浩;王超;朱世根;;窄槽电火花加工的实验研究[J];机械设计与制造;2012年11期

4 赵志;李福援;李士弘;;射流电解加工微小窄槽的工艺研究[J];新技术新工艺;2010年02期

5 张美丽;朱荻;徐正扬;;钛合金TC4电解加工表面质量的试验研究[J];电加工与模具;2007年01期

6 张素银;杜凯;谌加军;詹勇军;曾体贤;;电解抛光技术研究进展[J];电镀与涂饰;2007年02期

7 刘思峰;灰色系统理论的产生与发展[J];南京航空航天大学学报;2004年02期

8 赵伟,任延华,任中根,方宗德;钛合金TC4的电火花放电研究[J];机械科学与技术;2003年S2期

9 平雪良,周儒荣;灰色系统理论及其在工程中的应用[J];南京工业职业技术学院学报;2003年04期

10 巴瑞璋 ,张晓兵;激光加工密集群孔技术[J];航空制造技术;2003年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郁子欣;钛合金格栅精密高效电火花加工技术应用基础研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 杨攀;高体积分数SiCp/Al材料型腔的精密电火花加工[D];南京航空航天大学;2014年

3 刘欣;无再铸层小孔电火花—电解组合加工工艺研究[D];南京航空航天大学;2014年

4 吴林烽;电参数对小间隙电解加工影响规律研究[D];浙江理工大学;2014年

5 朱晓龙;电解窄槽类工件的加工规律研究[D];浙江理工大学;2013年

6 李晓霞;射流电解小尺寸三维工艺研究[D];西安工业大学;2012年

7 刘发展;电火花—电解组合加工工艺研究[D];南京航空航天大学;2010年

8 刘云飞;无再铸层小孔的电加工组合工艺试验研究[D];南京航空航天大学;2007年

9 张美丽;钛合金电解加工基础试验研究[D];南京航空航天大学;2007年

10 温丽华;灰色系统理论及其应用[D];哈尔滨工程大学;2003年

  本文关键词：钛合金薄壁窄槽电加工试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：494982