TiC/Ni金属陶瓷材料电火花加工试验与放电蚀除仿真研究

发布时间：2021-04-29 07:12

　　金属陶瓷材料因其具有优异的性能,在航空航天、加工制造、温度测量、石化工业等领域具有广阔的应用前景。金属陶瓷的推广使用,很大程度上取决于其加工技术的发展,但由于其高强度、高硬度、易脆性和机械加工困难等特点,严重影响了其在各领域中的应用。因此,金属陶瓷的加工技术难题是目前急需解决的问题,对金属陶瓷电火花加工技术进行研究具有十分重要的意义。本文在综述了金属陶瓷材料和电火花加工技术的研究现状基础上,从温度场仿真分析、工艺试验研究、表面微观特性分析和工艺参数优化等方面对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工技术进行了研究。建立碳化钛颗粒随机分布模型,对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电温度场进行仿真,研究了峰值电流和脉宽对材料蚀除凹坑尺寸的影响;通过与材料均一分布模型仿真结果的比较,验证了颗粒随机分布模型仿真的有效性;建立基于单脉冲放电温度场结果的材料蚀除率和表面粗糙度预测模型,并通过相关的实验进行了验证。进行Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工工艺试验,研究了正负极性、峰值电流、脉宽及脉间等加工工艺参数对工件材料蚀除率、侧面间隙和表面粗糙度的影响规律;通过对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工表面形... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 电火花加工技术概述
    1.3 金属陶瓷材料的研究现状
        1.3.1 金属陶瓷材料的制备工艺与性能
        1.3.2 金属陶瓷材料加工技术研究现状
        1.3.3 金属陶瓷和导电陶瓷材料电火花加工研究现状
    1.4 电火花加工温度场仿真的研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工温度场仿真研究
    2.1 引言
    2.2 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电模型的建立
        2.2.1 仿真中的假设条件
        2.2.2 物理模型的建立
        2.2.3 颗粒随机分布几何模型的建立与网格划分
        2.2.4 工件材料物理参数及相变的处理
        2.2.5 仿真中的材料蚀除假设
    2.3 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电仿真分析
        2.3.1 单脉冲放电能量分析
        2.3.2 单脉冲放电热源分析
        2.3.3 放电通道半径计算
        2.3.4 边界条件
        2.3.5 单脉冲放电温度场仿真流程
    2.4 仿真结果分析
        2.4.1 峰值电流对材料蚀除的影响
        2.4.2 脉宽对材料蚀除的影响
        2.4.3 单脉冲放电材料蚀除分析
        2.4.4 基于温度场仿真结果的材料蚀除率建模
        2.4.5 基于温度场仿真结果的表面粗糙度建模
    2.5 实验验证
        2.5.1 颗粒随机分布模型有效性的实验验证
        2.5.2 电火花加工材料蚀除率的实验验证
        2.5.3 电火花加工表面粗糙度的实验验证
    2.6 本章小结
第3章 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工工艺试验研究
    3.1 引言
    3.2 试验装置和数据测量方法
        3.2.1 试验装置
        3.2.2 试验数据测量方法
    3.3 加工工艺参数对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响研究
        3.3.1 正负极性对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.2 峰值电流对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.3 脉宽对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.4 脉间对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.5 伺服电压对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.6 伺服速度对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.7 加工时间对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
        3.3.8 抬刀高度对TiC/Ni金属陶瓷电火花加工的影响
    3.4 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工表面微观特性分析
        3.4.1 TiC/Ni金属陶瓷原始表面及成分分析
        3.4.2 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工表面成分分析
        3.4.3 峰值电流对材料蚀除方式的影响
        3.4.4 脉宽对材料蚀除方式的影响
        3.4.5 加工表面熔化凝固层的分析
        3.4.6 电火花加工表面裂纹分析
    3.5 本章小结
第4章 TiC/Ni金属陶瓷电火花加工工艺参数优化研究
    4.1 正交试验设计
    4.2 信噪比分析
    4.3 单目标工艺参数优化分析
        4.3.1 工件材料蚀除率的单目标优化分析
        4.3.2 侧面间隙的单目标优化分析
        4.3.3 表面粗糙度的单目标优化分析
    4.4 多目标工艺参数优化分析
        4.4.1 灰关联分析方法
        4.4.2 基于灰关联分析的多目标工艺参数优化
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值模拟分析[J]. 浦毅杰,罗冬梅,蔡健.  武汉科技大学学报. 2015(02)
[2]电火花加工过程的温度场仿真与研究[J]. 陈日,郭钟宁,刘江文,郑文书.  计算机仿真. 2015(02)
[3]神奇火花 绿色智造 精密微细 性能可靠——2014年全国电火花成形加工技术研讨会在古城西安举行[J]. 伏金娟.  电加工与模具. 2014(06)
[4]基于有限元对电火花加工热影响层厚度预测的研究[J]. 李丽,毕方淇,谷萌.  制造业自动化. 2014(15)
[5]金属陶瓷先进高温结构材料的应用及研究进展[J]. 张勇,张国庆,李周,王双喜,付书红,王涛,曾维虎.  材料导报. 2012(17)
[6]基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法[J]. 秦川,郭长青,张楚汉.  水利学报. 2011(08)
[7]45钢喷射电镀Ni层激光重熔温度场数值模拟及参数优化[J]. 刘志东,陈勇,黄因慧,田宗军,何静波.  南京航空航天大学学报. 2008(03)
[8]电火花放电蚀坑的有限元热分析[J]. 高阳,刘林,郭常宁,倪扬.  电加工与模具. 2008(02)
[9]超音速火焰喷涂合成TiC-Ni涂层滑动磨损性能研究[J]. 姚海玉,王引真,王海芳,王玮.  材料热处理学报. 2006(01)
[10]活化烧结制备TiC-Ni金属陶瓷复合材料及其性能[J]. 吴岩,于宝海,任英磊,张海峰.  材料科学与工程学报. 2005(03)

博士论文
[1]TN85金属陶瓷球面偶件ELID超精密磨削技术研究[D]. 佟富强.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]SiCp/Al复合材料电火花加工的建模与仿真[D]. 张清芬.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3167093