本文關(guān)鍵詞：激光打孔熱影響區(qū)的電解蝕除工藝基礎(chǔ)研究

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【摘要】：微小結(jié)構(gòu)的孔加工是目前制造業(yè)研究的熱點(diǎn),尤其在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造方面,需要數(shù)量眾多的氣膜冷卻孔來(lái)對(duì)其熱端部件進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。激光打孔因其高效性等綜合經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)逐漸成為氣膜孔的主要加工方式。但是由于激光打孔屬于非接觸的熱物理過(guò)程,在加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)重鑄層、微裂紋等質(zhì)量缺陷,極大影響了加工后零件的使用安全性和可靠性。因此亟待需要提高激光打孔的表面質(zhì)量。本文首先通過(guò)對(duì)激光打孔產(chǎn)生的重鑄層、熱影響區(qū)等形成過(guò)程進(jìn)行深入分析,采用電解加工來(lái)對(duì)激光孔進(jìn)行后處理,以消除激光打孔質(zhì)量缺陷。針對(duì)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,建立陽(yáng)極表面的雙電層模型,探討陽(yáng)極表面蝕除速度與電極電位、充電時(shí)間的相互關(guān)系,為了減少電解過(guò)程中孔入口表面的雜散腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn),提出了在陽(yáng)極入口表面增加輔助陽(yáng)極,并通過(guò)提供電位差避免雜散腐蝕的方法,利用數(shù)值仿真軟件對(duì)電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的電場(chǎng)分布進(jìn)行分析,驗(yàn)證方法原理的正確性。其次搭建了電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)試驗(yàn)系統(tǒng),采用FPGA作為脈沖發(fā)生器,利用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為開關(guān)元件,通過(guò)穩(wěn)壓、隔離驅(qū)動(dòng)放大單元的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了頻率1M-5MHz和占空比可調(diào)的納秒脈沖波形的輸出。又針對(duì)電解射流裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì),比較了兩種不同水腔結(jié)構(gòu)模型,為獲得穩(wěn)定的液束工作長(zhǎng)度提供準(zhǔn)備。最后進(jìn)行了電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的工藝試驗(yàn)研究,分析了電解電壓、脈沖頻率等工藝參數(shù)對(duì)于電解蝕除效果的影響,得到了孔表面重鑄層、錐度與工藝參數(shù)的變化規(guī)律,設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)綜合考慮各工藝參數(shù)對(duì)于電解蝕除效果影響的顯著性,得到了合適的工藝參數(shù)范圍。初步探究了不同酸堿性電解液對(duì)于蝕除激光打孔熱影響區(qū)的影響關(guān)系。比較發(fā)現(xiàn)酸性電解液更有助于激光打孔熱影響區(qū)的電解蝕除。
【關(guān)鍵詞】：電解蝕除 熱影響區(qū) 輔助陽(yáng)極 脈沖電源
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀分析10-17
• 1.2.1 激光打孔后處理方式的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 電解加工國(guó)內(nèi)外研究分析12-15
• 1.2.3 激光與電解復(fù)合加工技術(shù)15-16
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀綜述16-17
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)理論分析與模型建立18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 激光打孔重鑄層與熱影響區(qū)的形成機(jī)理18-20
• 2.3 電解加工過(guò)程與模型建立20-29
• 2.3.1 電極反應(yīng)過(guò)程20-22
• 2.3.2 界面電容模型與電極電位22-24
• 2.3.3 電解蝕除模型建立與仿真24-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)試驗(yàn)系統(tǒng)研制30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 高頻脈沖電源研制30-38
• 3.2.1 高頻脈沖電源總體構(gòu)成30-31
• 3.2.2 脈沖發(fā)生單元31-35
• 3.2.3 光耦隔離與驅(qū)動(dòng)放大單元35-36
• 3.2.4 功率放大單元36-38
• 3.3 電解射流裝置設(shè)計(jì)38-42
• 3.3.1 電解射流裝置設(shè)計(jì)要求38-39
• 3.3.2 電解射流裝置流場(chǎng)仿真39-42
• 3.4 高壓供液系統(tǒng)與試驗(yàn)平臺(tái)42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)試驗(yàn)研究44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)電路搭建44-46
• 4.3 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)的單因素試驗(yàn)研究46-51
• 4.3.1 電解電壓對(duì)于電解蝕除效果的影響46-47
• 4.3.2 脈沖頻率對(duì)于電解蝕除效果的影響47-48
• 4.3.3 占空比對(duì)于電解蝕除效果的影響48-49
• 4.3.4 電位差對(duì)于電解蝕除效果的影響49-50
• 4.3.5 電解時(shí)間對(duì)于電解蝕除效果的影響50-51
• 4.4 電解蝕除激光打孔熱影響區(qū)正交試驗(yàn)51-54
• 4.5 不同酸堿性電解液對(duì)于蝕除激光打孔熱影響區(qū)的影響54-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：1073968