镍基高温合金GH4169电解-磁力复合研磨加工试验研究

发布时间：2017-10-03 07:31

  本文关键词：镍基高温合金GH4169电解-磁力复合研磨加工试验研究

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【摘要】：镍基高温合金具有耐磨损、耐高温、抗腐蚀、耐疲劳等优点,被广泛用于制造航空、航天、造船、动力、运输等重要行业的关键零部件,例如整体叶盘、涡轮盘、涡轮轴、封严环等高温零部件。这些零部件表面质量的好坏直接影响整个机械系统的运行性能和服役寿命,因此,必须提高其表面质量。然而,镍基高温合金材料较好的物理、机械性能也使其成为典型的难加工材料,给其精密加工带来较大困难。本文对镍基高温合金材料GH4169进行精密加工研究,研究发现,传统的精密加工方法虽然可以在一定程度上改善工件表面质量,但针对于整体叶盘这类开放性差,叶片薄、曲面扭曲大的零件,很容易产生振动降低切削过程稳定性,进而造成切削变形等严重后果。利用磁力研磨工艺这一非传统精密加工方法,其良好的柔性、自锐性等优点,虽然可以弥补传统加工方法的不足,但当材料切削加工性较差,磁力研磨加工效率相对较低,无法满足工业生产需求,因此,寻求一种新工艺与磁力研磨工艺想结合形成复合研磨加工工艺,进而提高对镍基高温合金GH4169材料的精密加工效率显得尤为必要和紧迫。电解加工工艺是基于电化学阳极溶解原理的加工方式,加工效率高且不受工件本身性质的影响,适用于大部分金属材料的精密加工。因此,本文在磁力研磨基础上,引入电解加工工艺,通过合理有效结合,形成电解-磁力复合研磨加工工艺对镍基高温合金GH4169进行加工试验研究。基于磁力研磨加工和电解加工工艺基本理论,对复合加工基本原理进行深入探索、讨论,并根据电解-磁力复合加工原理设计出电极-磁极分离式复合研磨装置,该装置能够有效避免加工过程中短路问题,而且电解加工与磁力研磨加工彼此独立而又相互关联,各影响因素可以简单、有效控制;影响最终复合加工效果的影响因素较多,在复合研磨加工过程中,存在电场强度与磁场强度的匹配问题,对各影响因素以及电场与磁场强度间的匹配问题进行了讨论、分析;对镍基高温合金GH4169的电化学特性进行了理论和实验验证,以此来解析钝化膜的形成过程,说明电解加工工艺的引入将有助于材料表层改性,通过对比复合研磨加工与单纯磁力研磨加工的加工效果,验证电解-磁力复合研磨加工工艺能够有效提高研磨镍基高温合金GH4169的加工效率和研磨质量;磁性研磨粒子的研磨性能是影响磁力研磨加工效果的关键性因素,文中对磁性研磨粒子进行受力分析和失效性分析,并利用收集复合研磨和单纯磁力研磨加工10min后的磁性研磨粒子进行进一步加工实验,结果表明,复合研磨加工能够大大降低磁性研磨粒子的失效率,延长其使用寿命等。
【关键词】：镍基高温合金GH4169 磁力研磨 电解加工 电解磁力复合研磨 磁性研磨粒子
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.68
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1.绪论10-20
• 1.1 课题来源及研究意义10-11
• 1.1.1 课题来源10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 镍基高温合金GH4169概述11-13
• 1.3 镍基高温合金GH4169精密加工方法13-15
• 1.4 电解-磁力复合研磨加工工艺研究现状15-18
• 1.4.1 电极-磁极一体式15-17
• 1.4.2 电极-磁极分离式17-18
• 1.5 本课题主要研究内容18-20
• 2.电解-磁力复合研磨加工机理及装置设计20-36
• 2.1 电解-磁力复合研磨加工机理20-24
• 2.1.1 磁力研磨加工机理及特点20-21
• 2.1.2 电解加工机理及特点21-23
• 2.1.3 电解-磁力复合研磨加工机理及特点23-24
• 2.2 电解-磁力复合研磨加工影响因素讨论24-27
• 2.3 电场-磁场匹配关系讨论27-29
• 2.4 电解-磁力复合研磨加工装置设计29-35
• 2.4.1 方案总体设计29-31
• 2.4.2 装置设计31-32
• 2.4.3 加工结果检测指标32-35
• 2.5 本章总结35-36
• 3.镍基高温合金电化学特性36-44
• 3.1 镍基高温合金GH4169电化学特性36-40
• 3.1.1 表层元素电化学反应38-39
• 3.1.2 电解液余料XRD分析39-40
• 3.2 电化学理论基础40-43
• 3.2.1 法拉第定律40-41
• 3.2.2 电流效率41-42
• 3.2.3 阳极极化及其极化曲线42-43
• 3.3 本章总结43-44
• 4.镍基高温合金GH4169复合加工试验研究44-52
• 4.1 试验装置及试验条件44-45
• 4.2 结果检测与分析45-51
• 4.2.1 工件表面粗糙度变化45-46
• 4.2.2 工件微观形貌变化46-47
• 4.2.3 电化学前后工件表层能谱分析47-49
• 4.2.4 工件表面残余应力变化49-51
• 4.3 本章总结51-52
• 5.复合加工工艺对磁性研磨粒子研磨性能的影响52-66
• 5.1 磁性研磨粒子结构及制备技术52-55
• 5.2 磁性研磨粒子受力分析55-57
• 5.3 磁性研磨粒子失效性分析57-60
• 5.4 磁性研磨粒子研磨性能检测试验60-64
• 5.4.1 磁性研磨粒子组成成分变化60-61
• 5.4.2 工件表面粗糙度变化61-62
• 5.4.3 工件表面微观形貌变化62-64
• 5.5 本章总结64-66
• 6.总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74-75

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本文编号：963960