高温镍基合金冷却孔电解加工基础工艺试验研究

发布时间：2017-09-18 21:41

  本文关键词：高温镍基合金冷却孔电解加工基础工艺试验研究

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【摘要】：近年来,电解加工技术不断发展、改进和优化,电解加工工艺在精密制造领域已经得到了重要的发展和应用,尤其是代表性技术——管电极电解加工工艺,已经成为航空发动机冷却孔加工领域重要的加工工艺。本文主要完成了以下几方面的研究:(1)对比分析了几种航空发动机冷却孔常用加工工艺的优缺点,尤其介绍了电解加工冷却孔的发展现状及存在的问题,并对管电极电解加工冷却孔相关工艺理论做出了阐述。(2)基于电解加工的重要工艺因素,根据管电极电解加工的特点,主要从加工电压、电解液浓度和电极进给速度三个方面设计了冷却孔电解加工试验,通过对试验结果的监测分析,确定了上述工艺因素对管电极电解加工冷却孔的加工稳定性、加工精度和加工效率的影响规律。(3)利用计算流体动力学CFD软件(Fluent)分析了不同工艺条件下电解加工区域内流体速度场和涡流分布情况,探讨了加工电压、电解液浓度和电极进给速度与电解加工流场中速度场和涡流分布的基本关系。(4)基于CFD分析结果,对试验参数做出调整并进行了相关优化试验。通过对多组基础试验和优化试验的监测分析,得出了最优工艺参数:当电极进给速度为0.36mm/min时,选用9V加工电压和浓度7%的电解液;当电极进给速度为0.48mm/min时,选用9V加工电压和浓度9%的电解液;当电极进给速度为0.60mm/min时,选用9V加工电压和浓度13%的电解液。以上三组优化试验加工稳定性好,单边间隙均小于150μm,同时加工蚀除率也较高。(5)研究了电解液添加剂-柠檬酸钠(Na3C6H5O7)对电解加工过程的影响规律,发现电解液适当添加柠檬酸钠可以有效地提高电解加工的加工稳定性、表面质量和加工精度。
【关键词】：高温镍基合金 管电极 电解加工 涡轮叶片 冷却孔 CFD
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-10
• 1.2 冷却孔常用加工工艺10-14
• 1.2.1 机械加工10-11
• 1.2.2 电火花加工11-12
• 1.2.3 激光加工12-13
• 1.2.4 电解加工13-14
• 1.3 冷却孔电解加工技术发展现状14-15
• 1.4 课题来源与主要研究内容15-16
• 第二章 电解加工基础理论分析16-26
• 2.1 管电极电解加工的基本原理16
• 2.2 电解加工的基础理论16-22
• 2.2.1 法拉第定律16-18
• 2.2.2 金属/ 溶液界面双电层理论和电极反应18-21
• 2.2.3 外电场作用下阳极极化曲线及其特征21-22
• 2.3 电解加工的加工间隙22-24
• 2.4 电解加工的工艺参数24-25
• 2.4.1 加工电压对电解加工的影响24
• 2.4.2 电解液对电解加工的影响24-25
• 2.4.3 电极进给速度对电解加工的影响25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 管电极电解加工冷却孔基础试验设计及研究26-45
• 3.1 管电极电解加工冷却孔试验准备26-32
• 3.1.1 管电极电解加工机床26-28
• 3.1.2 工件材料和管电极绝缘处理28-29
• 3.1.3 电解液和加工电源29-32
• 3.2 性能表征方法32-33
• 3.3 管电极电解加工冷却孔试验设计33-34
• 3.4 管电极电解加工冷却孔试验结果分析34-44
• 3.4.1 加工电压35-38
• 3.4.2 电解液浓度38-41
• 3.4.3 电极进给速度41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 管电极电解加工冷却孔流体力学机理与CFD分析45-66
• 4.1 流体力学机理和CFD基本物理定律45-47
• 4.2 前期基础工艺试验出现的加工问题47-48
• 4.3 冷却孔电解加工CFD分析模型的建立48-50
• 4.3.1 实体模型和C FD分析模型的建立48-50
• 4.4 建模过程与结果分析50-65
• 4.4.1 加工电压对速度场和涡流分布的影响52-56
• 4.4.2 电解液浓度对速度场和涡流分布的影响56-60
• 4.4.3 进给速度对速度场和涡流分布的影响60-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 管电极电解加工冷却孔优化试验66-72
• 5.1 结合基础试验和CFD分析优化试验66
• 5.2 优化试验结果分析66-67
• 5.3 添加剂- 柠檬酸钠的影响67-71
• 5.3.1 柠檬酸钠对加工稳定性的影响68-69
• 5.3.2 柠檬酸钠对表面质量的影响69-70
• 5.3.3 柠檬酸钠对单边间隙的影响70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 论文工作总结72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 在读期间的研究成果78-79
• 致谢79

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本文编号：877669