碳化硅顆粒增強鋁基（SiCp/Al）復合材料在比強度、比剛度、密度、可焊性、研磨性以及導熱性等方面有著顯著的競爭優(yōu)勢,在航空航天、汽車制造以及電子科技等行業(yè)得到了廣泛的運用。由于此材料富含高硬度SiC陶瓷增強體,當使用傳統(tǒng)機加工對其加工時,SiC顆粒強力刻劃刀片具表面會使得刀具磨損嚴重,加工成本較高,成型精度較差。相對于傳統(tǒng)的機械加工,電火花加工具有無宏觀切削力、適用范圍廣、易獲得微小材料去除量等優(yōu)點,且不受材料的硬度和強度影響,因此采用電火花加工方法對SiCp/Al復合材料進行加工是一種有效途徑。電火花加工SiCp/Al復合材料過程中,由于蝕除的基體鋁和脫落的SiC增強顆粒滯留于兩極放電區(qū)域,不利于穩(wěn)定放電,影響加工效率和加工精度,制約著其在相關領域的廣泛應用。本文基于電火花加工技術開展超聲復合加工研究,以期解決電火花成型孔加工SiCp/Al復合材料中加工效率和加工精度低的問題。本文首先對常規(guī)電火花加工SiCp/Al復合材料的去除機理進行了理論分析,在此基礎上分析工具電極附加超聲振動后對電火花加工中放電通道、放電間隙、蝕除物排出和加工表面的影響。依托課題組現(xiàn)有的電火花成型加工機床,基... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１放電通道的形成??２）介質(zhì)熱分解和ＳｉＣｐ／Ａｌ復合材料的蝕除??

?第２章超聲振動輔助電火花加工ＳｉＣｐ／Ａｌ復合材抖的理論基礎???ｍｉｔ＼＜???（－）?）、＞＾＜＾???￣／?｜?ｅｅ?？?°？?｜?＼￣???？％？？？?＼????＼?ｅ?？ｅ?Ｉ???＼?ｅ?ｅｅ〇?＆ｅ???＼１?？＞？?１／???Ｐ?、：您義、??＞＜?ＳｉＣ?顆粒??熱影響Ｋ?／?＼??熔化丨＜?氣化ＩＸ??圖２－２介質(zhì)熱分解和ＳｉＣｐ／Ａｌ復合材料的蝕除??３）蝕除物的拋出??放電通道內(nèi)的瞬時高溫使兩極材料熔化甚至汽化，極間介質(zhì)也被汽化，熱膨??脹導致通道內(nèi)的壓力急劇上升。由于通道內(nèi)的壓力大于外部壓力，氣泡不斷向外??膨脹，使得通道內(nèi)大部分的鋁基材料液滴和蒸汽、ＳｉＣ顆粒等被拋出放電通道，??小部分沒有被拋出的材料重新黏著在電極或者工件上。放電完成后，通道內(nèi)的氣??泡隨著慣性繼續(xù)增大造成氣泡內(nèi)的壓力低于大氣壓，氣泡內(nèi)的低壓環(huán)境使得熔融??材料及蒸氣再次沸騰被拋出放電通道。這些被拋出的材料由于表面張力和內(nèi)聚力??冷凝成圓球顆粒，隨著工作液的流動流出放電間隙。蝕除物的拋出如圖２－３所示。??實際上，材料的拋出是多種力共同作用的結果，其過程非常復雜，目前人們對這??一復雜的機理還在不斷地探索中。??４）極間介質(zhì)的消電離??當一次脈沖放電結束后，放電通道內(nèi)介質(zhì)的介電能力不能夠快速的得到恢??復，需要一定的間隙時間進行極間介質(zhì)的消電離。如果間隙時間過短，放電通道??內(nèi)的熱量不能及時降低，帶電粒子的自由能不能夠及時地被釋放，帶電粒子恢復??成中性粒子的概率隨之下降，使得介質(zhì)中還會存在許多的帶電的粒子，造成在同??一處重復放電。為了下一次能夠正常放電，需要有

?山東大學碩士學位論文??極金屬材料以及脫落的Ｓｉｃ顆粒如果沒有足夠的時間排出放電間隙，也會影響加??工的穩(wěn)定性，因此在電火花加工ＳｉＣｐ／Ａｌ復合材料時應該有足夠的脈沖間隔時間。??極間介質(zhì)消電離如圖２－４所示。??°ｅ?〇??圖２－３蝕除物的拋出??＾?／?曷ｔ?＾＾Ｓｆｅｕｌｉｒｆ??圖２４極間介質(zhì)消電離??２．２工具電極超聲振動對電火花加工ＳｉＣｐ／Ａ丨復合材料的影響??２．２．１超聲振動對放電通道的影響??在放電通道形成初期，等離子體在通道膨脹壓力的作用下向外徑向運動，使??１２??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳化硅體積分數(shù)對SiCP/6061Al復合材料組織和性能的影響[J]. 原國森,李明科,王振永,翟德梅.  熱加工工藝. 2018(16)
[2]選區(qū)激光熔化成形碳化硅顆粒增強鋁基復合材料研究現(xiàn)狀及航空航天應用[J]. 周巖,張冬云,王衛(wèi)東,李泠杉.  航空制造技術. 2018(10)
[3]導熱鋁合金及鋁基復合材料的研究進展[J]. 吳孟武,華林,周建新,殷亞軍.  材料導報. 2018(09)
[4]基體合金對連續(xù)SiCf/Al復合材料顯微組織及拉伸強度的影響[J]. 徐志鋒,徐燕杰,余歡,王振軍,周珍珍.  中國有色金屬學報. 2015(02)
[5]基于ANSYS的超聲變幅桿節(jié)點優(yōu)化及振動性能試驗[J]. 趙波,許永強,鄭友益,卞平艷.  河南理工大學學報(自然科學版). 2014(03)
[6]工件材料特性對SiCp/Al復合材料高速銑削加工性的影響[J]. 葛英飛,徐九華,張帥,傅玉燦,邊衛(wèi)亮.  機械科學與技術. 2013(09)
[7]磨削高體積分數(shù)SiCp/Al復合材料表面形成機制[J]. 于曉琳,趙文珍,黃樹濤,周麗.  沈陽工業(yè)大學學報. 2012(06)
[8]高體積分數(shù)SiCP/Al復合材料斷裂性能及其機理研究[J]. 方玲,陳康華.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2012(03)
[9]考慮負載影響的階梯形超聲變幅桿動力特性[J]. 謝欣平,田阿利,王自力,尹曉春.  振動與沖擊. 2012(04)
[10]超聲振動輔助電火花脈沖放電表面強化層表面質(zhì)量研究[J]. 董春杰,張建華,宋夕超.  工具技術. 2011(02)

博士論文
[1]SiC顆粒增強鋁基復合材料銑磨加工及其關鍵技術研究[D]. 都金光.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]超聲振動輔助電火花銑削加工技術與機理研究[D]. 常偉杰.山東大學 2012
[3]壓電自適應微細電火花加工技術及機理研究[D]. 付秀琢.山東大學 2012
[4]超聲振動輔助電火花放電表面強化技術及機理研究[D]. 董春杰.山東大學 2011
[5]超聲振動—氣體介質(zhì)電火花復合加工技術及機理研究[D]. 徐明剛.山東大學 2007
[6]氧化鋯基復合陶瓷紡織剪刀材料的研制及其應用基礎研究[D]. 孫靜.山東大學 2005

碩士論文
[1]片狀電極超聲輔助電火花加工裝置及仿真與實驗研究[D]. 程凱.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]工件豎直超聲振動對電火花加工間隙流場的影響研究[D]. 鄒純.中北大學 2018
[3]末端可彎超聲刀機理分析與樣機設計[D]. 劉海寬.天津大學 2018
[4]SiC/Al功能梯度材料的電火花加工仿真及工藝試驗研究[D]. 朱秋林.西安工業(yè)大學 2017
[5]旋轉超聲輔助微細電火花加工機床研制及實驗研究[D]. 張振.北方工業(yè)大學 2016
[6]SiCp/Al基復合材料切削加工性的基礎研究[D]. 趙愛林.華北電力大學 2016
[7]夾心式超聲振子的建模分析與性能測試[D]. 陳猛.廣東工業(yè)大學 2014
[8]高體積分數(shù)SiCp/Al材料型腔的精密電火花加工[D]. 楊攀.南京航空航天大學 2014
[9]LED封裝散熱用硅氧碳自由薄膜的主要電學熱學性能與初步應用[D]. 楊敏.廈門大學 2013
[10]電極抬刀運動與電火花加工性能研究[D]. 儲召良.上海交通大學 2013



本文編號：3531532