激光电解组合加工技术试验研究

发布时间：2021-08-24 02:13

　　随着科学技术以及现代工业的不断发展进步,微小孔结构在航空制造业、军工装备、光电、仪器仪表、机械、化学纤维、自动控制等尖端前沿领域中的应用日趋广泛,与此同时许多新技术、新材料、新结构也在不断出现。本文针对带有耐高温陶瓷涂层材料微小孔加工技术的不足,进行了激光-电解组合加工技术的初步探索研究。首先利用激光在指定位置去除陶瓷涂层,然后在相同的位置电解加工,以满足加工要求。文中对电解加工及激光加工的基础理论进行了详细介绍,并分别进行了单一方法试验和组合加工技术的试验与分析。首先针对高温合金材料的微小孔电解加工分别进行了单因素试验和正交试验,探究了加工电压、占空比及重复频率等参数对侧面间隙及圆度等评价指标的影响规律,对电解加工参数进行了影响程度对比分析及优化,并通过对试验结果进行综合选择,得到了优化的加工参数;然后针对陶瓷片的微小孔激光加工分别进行了单因素试验和正交试验,探究了功率因子、扫描速度及重复频率等参数对侧面间隙及圆度等评价指标的影响规律,对激光加工参数进行了影响程度对比分析及优化,并对试验结果进行了综合选择,得到了优化的加工参数;最后,将高温合金材料进行陶瓷涂层喷涂,应用上述选择出的优... 

【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

发动机及叶片冷却

沈阳理工大学硕士学位论文-2-使用寿命[9]。目前，气膜冷却技术广泛应用于航空发动机高温部件。叶片冷却孔和发动机如图1.1所示。（a）（b）图1.1发动机及叶片冷却孔图Fig.1.1engineandbladecoolingholediagram高温镍基合金被广泛应用在航空制造业，因其具有的耐高温、抗疲劳性强、良好的抗氧化腐蚀能力和较高的强度等优异性能，成为叶片制作的重要材料。近年来为了延长叶片的使用寿命，一方面在逐步研制新型的单晶合金材料和高温合金材料，另一方面就是将热障涂层技术和冷却孔技术相结合，在覆盖陶瓷涂层材料的叶片上进行冷却孔的加工[10-11]。冷却孔技术因其结构特点、数量众多，空间的分布角度复杂等因素，已成为叶片制造的核心技术。冷却孔的位置分布和几何形状对冷却效率有较大的影响，冷却孔结构主要包括：开槽式、斜圆柱式、月牙式和簸箕式等，斜圆柱式因结构简单，冷却效果显著，因此被普遍应用[12]。带陶瓷涂层叶片冷却孔如图1.2所示。图1.2带陶瓷涂层叶片冷却孔Fig.1.2coolingholesofbladeswithceramiccoating通常情况下，航空发动机高温零部件如叶片、燃烧室、叶栅及密封环上都存在大量的冷却孔，不同零部件冷却孔的数量范围变化较大，单台发动机所需冷却

沈阳理工大学硕士学位论文-4-命[18]。除此之外，导孔以及钻套的应用，也可以有效的防止钻头在钻削过程中发生断裂。在加工刀具方面，研发新型的刀具材料、对刀具结构进行重新设计、对刀具的生产制造工艺进行改进都能够有效地提高钻头的质量及使用寿命。1.2.1.2机械冲孔冲孔也是一种常见的微小孔加工方法，主要应用于薄板类部件如仪器仪表、手表等行业。冲孔加工有着以下特点：1.较高的生产效率，适宜进行大批量的生产；2.加工过程稳定，设备凸模磨损程度小；3.需要设计和制造专用的凹模及凸模，需要较大的投资成本以及较长的生产周期。人们对于冲孔技术的提高和改进大多集中在提高冲孔设备上凸模的强度以及对它的方向引导和保护工作上[19]。1.2.2特种加工技术1.2.2.1电火花加工技术电火花加工是指利用工件电极与工具电极之间的脉冲放电作用，在一定介质中完成对工件加工的技术。具有许多突出优点，如加工时工件与电极没有直接接触，不产生机械作用力，对电极刚度和强度无特殊要求、可以加工任何硬度的材料、能够加工形状多样的微小孔等，因此成为叶片冷却孔的主要加工技术之一[20]。电火花加工原理示意图如图1.3所示。图1.3电火花加工原理示意图Fig.1.3SchematicDiagramofEDMPrinciple然而，电火花加工微小孔同样有着许多缺点。第一，加工时工具电极将发生损耗，孔径变小使得工作液循环困难、电解产物排出不便，工具电极的损耗程度进一步增加，其造成的结果不仅大大降低了冷却孔的生产效率，同时也无法保证冷却孔的加工质量。第二，只能对导电性能良好的材料进行加工，无法加工采用了热障涂层技术的叶片。热障涂层是一种热防护系统，其陶瓷涂层的主要成分是


本文编号：3359069