基于移动热源气中电火花线切割加工温度场仿真研究

发布时间：2017-09-24 21:46

  本文关键词：基于移动热源气中电火花线切割加工温度场仿真研究

  更多相关文章： 气中电火花线切割加工 移动热源 温度场仿真分析 蚀除体积 工件表面微观形貌

【摘要】：气中加工后工件具有良好的表面质量,如:表面粗糙度、直线度、表面无电解腐蚀等,在相同电参数下通过这种加工方法获得工件的表面质量比液体介质加工获得工件的表面质量好;由于加工介质不同,导致在放电加工中极间放电机理、材料蚀除机理、工件的微观结构都与液中加工有很大区别,因此,对气中加工放电机理及工件蚀除方式的研究都是很有必要的。本文针对气中加工蚀除机理进行了研究,研究了气中加工放电机理,建立了工件在气中加工单脉冲放电移动热源作用下的传热模型,包括物理和数学模型;使用有限元分析软件ANSYS,分析了几组典型参数下的气中加工工件放电温度场分布,得到了电蚀坑的仿真深度和直径,对比分析了在固定热源和移动热源下获得的工件温度场分布;根据移动热源作用下仿真分析结果,建立了在移动热源作用下,单个电蚀坑组成数学模型,单个电蚀坑由抛出层、白层、凸起和热影响层组成,并建立了计算各层体积大小数学模型,计算出了在不同电参数下的各层体积;根据测得的不同电参数下工件的蚀除层厚度,确定了电蚀坑之间在工件表面排布方式,建立了连续脉冲作用下工件表面材料蚀除的模型,计算出了在移动电源作用下工件在不同电参数作用下工件表面材料的蚀除量。在理论研究的基础上进行了气中加工实验,建立了理论计算数学模型并将理论计算数据与实测数据进行了相对比,证明理论计算模型具有一定的预测性;研究了在不同电参数作用下工件表面形成的白层厚度;对比分析了液中加工和气中加工形成的工件表面微观结构,最后,本文将实验测得的数据带入所建理论公式,将理论数据与实际数据进行了对比,计算了误差率的大小,验证所建模的合理性。本文研究了气中加工蚀除机理和工件温度场分布,建立了气中加工连续脉冲作用下理论蚀除模型,本文研究对研究气中加工材料的蚀除和优选气中精加工参数具有重要意义。
【关键词】：气中电火花线切割加工 移动热源 温度场仿真分析 蚀除体积 工件表面微观形貌
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG484
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 本课题来源及研究目的和意义11
• 1.2 电火花线切割加工发展现状11-13
• 1.3 国内外电火花线切割加工机理的研究现状13-15
• 1.3.1 国外电火花线切割加工机理的研究现状14
• 1.3.2 国内电火花线切割加工机理研究现状14-15
• 1.4 气中电火花线切割加工发展现状15-16
• 1.5 有限元分析软件在电火花线切割加工中的应用16-17
• 1.6 本课题主要研究内容17-19
• 第2章 典型参数的气中单脉冲放电仿真19-43
• 2.1 气中电火花加工机理研究19-22
• 2.1.1 气体放极间介质电离、击穿形成放电通理道20-21
• 2.1.2 两极材料气化融化、放电通道扩展21
• 2.1.3 电极材料的蚀除21
• 2.1.4 极间介质的消电离恢复绝缘21-22
• 2.1.5 重复放电加工过程22
• 2.2 基于移动热源气中电火花加工单脉冲放电的温度场模型建立22-26
• 2.2.1 单脉冲放电电火花加工热传导数学模型22-25
• 2.2.2 单脉冲放电电火花加工热传导物理模型25-26
• 2.3 基于移动热源气中电火花单脉冲放电热传导模型求解26-33
• 2.3.1 热流密度26-28
• 2.3.2 放电通道半径28-29
• 2.3.3 极间能量分配系数29
• 2.3.4 材料的热物理性能参数29-30
• 2.3.5 初始条件30-31
• 2.3.6 相变处理31-33
• 2.4 基于移动热源气中加工单脉冲放电温度场仿真分析33-42
• 2.4.1 ANSYS热分析流程简介33-34
• 2.4.2 选择单元类型34-35
• 2.4.3 材料物性参数设置35-37
• 2.4.4 模型建立与划分网格37-38
• 2.4.5 载荷施加与求解38-39
• 2.4.6 固定热源和移动热源作用下单脉冲放电仿真结果对比分析39-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第3章 气中加工蚀除量建模与计算43-60
• 3.1 气中电火花线切割单脉冲电蚀坑建模43-45
• 3.1.1 气中加工移动热源作用下电蚀坑变化43
• 3.1.2 气中加工移动热源作用下单个电蚀坑的组成43-45
• 3.2 气中加工移动热源下单脉冲放电蚀除体积计算45-50
• 3.2.1 气中加工移动热源下单个电蚀坑熔融体积计算45-47
• 3.2.2 气中加工移动热源下单个电蚀坑反粘层体积计算47-48
• 3.2.3 气中加工移动热源下单个电蚀坑凸起部分体积计算48-50
• 3.2.4 气中加工移动热源下单个电蚀坑蚀除体积计算50
• 3.3 气中加工连续脉冲放电蚀量建模50-59
• 3.3.1 气中加工脉冲有效利用率51-53
• 3.3.2 气中加工电蚀坑叠加53
• 3.3.3 气中加工表面粗糙度53-54
• 3.3.4 气中加工蚀除层厚度54
• 3.3.5 气中加工连续脉冲蚀除量计算54-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 气中加工工件表面微观形貌研究60-70
• 4.1 气中加工电火花线切割加工实验及相关参数测量60-63
• 4.1.1 气中精加工实验方案60-62
• 4.1.2 实验设备材料及测得的相关参数62-63
• 4.2 气中加工电火花加工表面微观粗糙度分析63-67
• 4.2.1 电火花线切割加工表面的平均粗糙度Ra64-65
• 4.2.2 电火花线切割加工表面的最大粗糙度Rz65-66
• 4.2.3 最大轮廓峰高Rp66-67
• 4.3 气中电火花线切割加工表面融化凝固层67
• 4.4 气液电火花线切割加工表面形貌对比分析67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果75-76
• 致谢76

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 卢鑫;多介质下电火花线切割多次切割工艺研究[D];哈尔滨理工大学;2017年

，

本文编号：913646