基于水基工作液的片状电极电火花成型加工性能研究
发布时间：2021-08-21 10:01
受加工效率与成本限制,毫米级宽度的窄槽结构难以用传统机械方式进行加工,实际生产中常采用片状电极电火花成型加工的方式制得。尽管如此,此类结构在电火花成型加工中仍然存在排屑困难影响加工效率以及石墨电极积碳导致过切等问题。为解决这些问题,本文尝试调制适宜该加工情况的水基工作液,比较了不同工作液的加工表现,对工作液性质所造成的影响进行了研究,分析不同工作液中的波形特征,开展优选介质中的参数实验,实现对窄槽加工效率的改善。选取并配制了线切割液、自来水、去离子水、乳化液、聚乙二醇溶液等典型水基工作液,针对水基工作液的加工需要搭建实验设备、确定电极材料与加工极性。设置电火花油实验组作为对照,通过单因素实验与深槽加工实验等方式对比了不同工作液中的材料去除率与电极损耗情况。研究发现,线切割液、自来水、去离子水中电极损耗严重,乳化液中加工效率较低,聚乙二醇溶液对比电火花油可取得较好加工效果。基于实验结果,分析了工作液特性对加工性能的影响。在材料去除率方面,利用仿真手段结合实验结果分析了工作液粘度的影响。结果显示,适当增大工作液粘度可改善抬刀所引起的蚀除产物排出效果,进而改善加工效率。比较不同电导率工作液发...
【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】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械行业中应
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-间隙的放电现象。结论认为，在这种情况下进行孔加工时，底面材料去除主要依靠电火花放电实现，而侧壁的材料去除则受电火花与电化学两方面作用。在加工过程中，电化学作用可以去除工件被加工表面的重铸层，改善加工效果。刘永红[9]等人对电火花加工中的乳化液工作液进行了一系列研究，其中包括油水比例以及表面活性剂浓度对加工的影响、乳化液在加工过程中的破乳现象、微纳乳液作为工作液时的加工效果等等。1.2.2电火花加工工作液流动状态仿真研究现状对于电火花工作液而言，其一大作用是将蚀除产物带离放电区域，而工作液在加工间隙的流动情况对这一过程有着决定性的影响。但是对于大深径比结构的电火花加工，其间隙间的工作液流动难以直接进行观察，故学者们常利用计算机仿真手段对其进行分析，进而研究各类工艺方法对于间隙中的蚀除产物排出的影响。FengGuanglei[12]等人研究了在利用旋转电极进行电火花微孔加工时，电极转速对于材料去除率、电极损耗和加工孔锥度的影响。方法是通过Fluent软件开展仿真研究，分析间隙间工作液速度场和电蚀产物粒子分布随电极旋转速度变化的规律。仿真结果表明，在进行电火花深孔加工时，提高电极转速可以促进电蚀产物被带离放电间隙，提升加工的稳定性，从而改善材料蚀除速率，降低电极损耗和加工出孔的锥度。图1-5为四种电极转速下间隙间工作液的速度分布。图1-5不同电极转速下间隙间工作液的速度分布[12]WangJin[13]等人通过选择电火花成型加工时合适的抬刀高度优化了电极放电加工时间与抬刀时间之间的匹配关系，提高了电火花加工效率。图1-6为计算机仿
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-真出的不同抬刀高度对于放电间隙中的气泡与蚀除产物分布的影响。图1-6不同抬刀高度下放电间隙中的气泡与蚀除产物分布[13]LiuYu[14]等人研究了进行大深径比电火花小孔加工时，超声辅助对于间隙蚀除产物排出的影响规律。基于动力学仿真软件Fluent建立了电火花小孔加工的间隙流场碎屑运动三维模型，研究了侧向冲液及超声辅助条件下不同超声振动振幅和频率对于电蚀产物排出的影响。研究结果表明超声振动辅助可有效改善大深径比小孔的排屑状况，提高加工过程的稳定性，提高加工效率。图1-7为超声辅助下的速度尝压力场以及碎屑分布情况。图1-7超声辅助下的速度尝压力场以及碎屑分布情况[14]
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解氧化镨工艺过程中石墨阳极的消耗研究[J]. 魏致慧,杨健壮. 甘肃科技. 2017(13)
[2]抬刀运动对电火花加工电蚀产物浓度的影响[J]. 储召良,赵万生,顾琳. 机械工程学报. 2013(11)
[3]油包水型电火花成形加工乳化液流变特性研究[J]. 张彦振,刘永红,纪仁杰,董欣. 机械工程学报. 2011(05)
[4]k-ω SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析[J]. 周宇,钱炜祺,邓有奇,马明生. 空气动力学学报. 2010(02)
[5]电火花加工间隙平均电压检测及其电路仿真研究[J]. 迟关心,狄士春,况火根. 现代制造工程. 2006(07)
硕士论文
[1]SiCp/Al往复多线电火花线切割加工及放电特性检测研究[D]. 罗斌.哈尔滨工业大学 2019
[2]片状电极超声辅助电火花加工装置及仿真与实验研究[D]. 程凯.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于水基工作液高效电火花成型加工技术研究[D]. 李振.中国石油大学(华东) 2015
[4]炭石墨材料的制备及其抗氧化性能的研究[D]. 李姗姗.湖南大学 2011
本文编号：3355388
【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】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械行业中应
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-间隙的放电现象。结论认为，在这种情况下进行孔加工时，底面材料去除主要依靠电火花放电实现，而侧壁的材料去除则受电火花与电化学两方面作用。在加工过程中，电化学作用可以去除工件被加工表面的重铸层，改善加工效果。刘永红[9]等人对电火花加工中的乳化液工作液进行了一系列研究，其中包括油水比例以及表面活性剂浓度对加工的影响、乳化液在加工过程中的破乳现象、微纳乳液作为工作液时的加工效果等等。1.2.2电火花加工工作液流动状态仿真研究现状对于电火花工作液而言，其一大作用是将蚀除产物带离放电区域，而工作液在加工间隙的流动情况对这一过程有着决定性的影响。但是对于大深径比结构的电火花加工，其间隙间的工作液流动难以直接进行观察，故学者们常利用计算机仿真手段对其进行分析，进而研究各类工艺方法对于间隙中的蚀除产物排出的影响。FengGuanglei[12]等人研究了在利用旋转电极进行电火花微孔加工时，电极转速对于材料去除率、电极损耗和加工孔锥度的影响。方法是通过Fluent软件开展仿真研究，分析间隙间工作液速度场和电蚀产物粒子分布随电极旋转速度变化的规律。仿真结果表明，在进行电火花深孔加工时，提高电极转速可以促进电蚀产物被带离放电间隙，提升加工的稳定性，从而改善材料蚀除速率，降低电极损耗和加工出孔的锥度。图1-5为四种电极转速下间隙间工作液的速度分布。图1-5不同电极转速下间隙间工作液的速度分布[12]WangJin[13]等人通过选择电火花成型加工时合适的抬刀高度优化了电极放电加工时间与抬刀时间之间的匹配关系，提高了电火花加工效率。图1-6为计算机仿
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-真出的不同抬刀高度对于放电间隙中的气泡与蚀除产物分布的影响。图1-6不同抬刀高度下放电间隙中的气泡与蚀除产物分布[13]LiuYu[14]等人研究了进行大深径比电火花小孔加工时，超声辅助对于间隙蚀除产物排出的影响规律。基于动力学仿真软件Fluent建立了电火花小孔加工的间隙流场碎屑运动三维模型，研究了侧向冲液及超声辅助条件下不同超声振动振幅和频率对于电蚀产物排出的影响。研究结果表明超声振动辅助可有效改善大深径比小孔的排屑状况，提高加工过程的稳定性，提高加工效率。图1-7为超声辅助下的速度尝压力场以及碎屑分布情况。图1-7超声辅助下的速度尝压力场以及碎屑分布情况[14]
【参考文献】：
期刊论文
[1]电解氧化镨工艺过程中石墨阳极的消耗研究[J]. 魏致慧,杨健壮. 甘肃科技. 2017(13)
[2]抬刀运动对电火花加工电蚀产物浓度的影响[J]. 储召良,赵万生,顾琳. 机械工程学报. 2013(11)
[3]油包水型电火花成形加工乳化液流变特性研究[J]. 张彦振,刘永红,纪仁杰,董欣. 机械工程学报. 2011(05)
[4]k-ω SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析[J]. 周宇,钱炜祺,邓有奇,马明生. 空气动力学学报. 2010(02)
[5]电火花加工间隙平均电压检测及其电路仿真研究[J]. 迟关心,狄士春,况火根. 现代制造工程. 2006(07)
硕士论文
[1]SiCp/Al往复多线电火花线切割加工及放电特性检测研究[D]. 罗斌.哈尔滨工业大学 2019
[2]片状电极超声辅助电火花加工装置及仿真与实验研究[D]. 程凯.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于水基工作液高效电火花成型加工技术研究[D]. 李振.中国石油大学(华东) 2015
[4]炭石墨材料的制备及其抗氧化性能的研究[D]. 李姗姗.湖南大学 2011
本文编号：3355388
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