本文關(guān)鍵詞：放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 電火花加工 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕 深型孔 高效 重熔層

【摘要】：深型孔加工是機(jī)械加工中的一種重要加工需求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來越短,新型高硬度、高強(qiáng)度難加工材料的深孔零件不斷出現(xiàn),無論是對深孔加工效率、加工的質(zhì)量,還是加工成本都提出了更高的要求。電火花加工具有不受制于工件材料物理力學(xué)性能(硬度、強(qiáng)度等)、無機(jī)械切削力等特點(diǎn)而適合于難切削材料、特殊及復(fù)雜形狀零件的加工。然而電火花加工的蝕除能量受制于脈沖電源的能量輸出,材料蝕除效率較低。另外,排屑困難也是制約電火花加工在大深徑比深孔加工方面應(yīng)用的關(guān)鍵因素。為此,本文提出了放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工技術(shù),其采用“水基——氧氣”均勻混合形成的霧化介質(zhì)作為工作介質(zhì)。首先改變了蝕除材料的能量來源,蝕除材料的能量來源主要從脈沖放電能量變換為材料自身燃燒所釋放的化學(xué)能;其次借助工作介質(zhì)流的高壓以及極間的“爆炸”效果促進(jìn)排屑,從而達(dá)到了大深徑比加工深型孔的目的。本文的主要研究工作如下:(1)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了“水基——氧氣”均勻混合的霧化裝置以及專用的放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工系統(tǒng)。可以根據(jù)加工需求在線調(diào)節(jié)氧氣和水的壓力、氧氣通斷時(shí)間比,為試驗(yàn)的開展提供了系統(tǒng)保障。(2)對放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工的機(jī)理進(jìn)行了深入分析,研究了其宏觀特性與微觀特性,建立了極間霧化介質(zhì)擊穿模型,分析了放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工的能量來源。(3)對模具鋼Cr12分別進(jìn)行了相同電參數(shù)條件下常規(guī)電火花、放電誘導(dǎo)霧化燒蝕、間歇燒蝕深型孔加工的對比試驗(yàn)。結(jié)果表明:間歇燒蝕加工,電極內(nèi)孔易堵塞導(dǎo)致氧氣無法正常通入加工區(qū)域而無法穩(wěn)定持續(xù)加工,加工深度有限。放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工的效率約為常規(guī)電火花加工的5.45倍,電極質(zhì)量相對損耗較常規(guī)電火花加工降低了82%,同時(shí)還獲得了良好的表面質(zhì)量和加工精度。(4)采用放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工對模具鋼Cr12進(jìn)行了工藝規(guī)律試驗(yàn)研究。分析了電參數(shù)以及非電參數(shù)對燒蝕加工特性(材料蝕除率、電極體積相對損耗)的影響規(guī)律,主要的影響參數(shù)有峰值電流、脈寬、霧化介質(zhì)壓力以及氧氣通斷時(shí)間比。結(jié)果表明:放電能量增大,材料蝕除率升高,電極體積相對損耗下降;霧化介質(zhì)壓力和氧氣通斷時(shí)間比的增大使放電區(qū)域氧氣濃度增加,燃燒氧化反應(yīng)強(qiáng)度提升,材料蝕除率也隨之增大。(5)針對減小放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工表面重熔層的問題,提出了“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工方法,采用“電解液——氧氣”均勻混合形成的霧化介質(zhì)作為工作介質(zhì),并進(jìn)行了理論分析研究和特性試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn),其典型的加工過程包含放電點(diǎn)金屬受熱活化、表面金屬氧化、表層金屬氧化受阻、內(nèi)部基體金屬快速氧化和加工表面重熔層微電解5個階段;其加工狀態(tài)分為非正常放電(短路)、微電解、火花放電、霧化燒蝕-電解以及霧化燒蝕5類。相對于霧化燒蝕加工,其拐角圓弧半徑尺寸降低了44.3%,表面重熔層厚度降低了42.9%。
【關(guān)鍵詞】：電火花加工 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕 深型孔 高效 重熔層
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 注釋表15-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 難加工材料的廣泛應(yīng)用16-19
• 1.1.1 難加工材料的范疇與分類17-18
• 1.1.2 難加工材料的深孔加工一般特性18-19
• 1.2 深孔加工的機(jī)械切削加工技術(shù)19-22
• 1.2.1 高速與超高速切削加工技術(shù)19-20
• 1.2.2 超聲振動輔助切削加工技術(shù)20-21
• 1.2.3 高壓噴射冷卻低溫切削加工技術(shù)21-22
• 1.3 深孔加工的電蝕除加工技術(shù)22-28
• 1.3.1 電火花加工技術(shù)23-24
• 1.3.2 電解加工技術(shù)24-25
• 1.3.3 電熔爆加工技術(shù)及脈沖電弧加工技術(shù)25-27
• 1.3.4 其他孔電蝕除加工技術(shù)27-28
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容28-32
• 1.4.1 課題研究意義28-30
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容與方案30-32
• 第二章 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工系統(tǒng)32-44
• 2.1 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工原理32-33
• 2.2 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建33-38
• 2.2.1 試驗(yàn)機(jī)床平臺與改進(jìn)33-34
• 2.2.2 霧化裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)34-37
• 2.2.3 工作液循環(huán)系統(tǒng)37-38
• 2.2.4 氣體供給裝置38
• 2.3 氣體間歇供給控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-39
• 2.4 輔助數(shù)據(jù)采集與測量設(shè)備39-43
• 2.5 本章小結(jié)43-44
• 第三章 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工機(jī)理研究44-66
• 3.1 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕宏觀特性44-51
• 3.1.1 宏觀特性試驗(yàn)設(shè)計(jì)44
• 3.1.2 宏觀加工原理與加工狀態(tài)44-46
• 3.1.3 極間霧化介質(zhì)擊穿模型與加工能量來源46-49
• 3.1.4 高壓霧化介質(zhì)對極間排屑的影響49-51
• 3.2 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕微觀特性51-55
• 3.2.1 單脈沖試驗(yàn)設(shè)計(jì)51-52
• 3.2.2 霧化介質(zhì)對極間放電間隙的影響52-53
• 3.2.3 霧化介質(zhì)對燒蝕反應(yīng)的冷卻—抑制作用53-54
• 3.2.4 單脈沖放電蝕除坑分析54-55
• 3.3 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工極間介質(zhì)流場有限元分析55-58
• 3.3.1 三維模型構(gòu)建與邊界條件設(shè)定55-56
• 3.3.2 仿真過程56-58
• 3.3.3 采用多孔電極加工一定深度時(shí)的極間流場壓力仿真58
• 3.4 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工特性對比試驗(yàn)58-64
• 3.4.1 對比試驗(yàn)設(shè)立58-59
• 3.4.2 材料蝕除率分析59-62
• 3.4.3 電極體積相對損耗分析62
• 3.4.4 加工表面質(zhì)量和加工精度分析62-64
• 3.5 小結(jié)64-66
• 第四章 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工工藝試驗(yàn)研究66-75
• 4.1 影響加工特性的因素66-68
• 4.1.1 電參數(shù)因素66-67
• 4.1.2 非電參數(shù)因素67-68
• 4.2 電參數(shù)對霧化燒蝕加工特性的影響68-72
• 4.2.1 峰值電流對加工特性的影響68-70
• 4.2.2 脈寬對加工特性的影響70-72
• 4.3 非電參數(shù)對霧化燒蝕加工特性的影響72-74
• 4.3.1 霧化介質(zhì)壓力對加工特性的影響72-73
• 4.3.2 氧氣通斷時(shí)間比對加工特性的影響73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工表面重熔層減薄研究75-88
• 5.1 放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工表面重熔層75-76
• 5.2“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工方法的提出76-77
• 5.3“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工的原理與裝置77
• 5.4“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工的機(jī)理研究77-82
• 5.4.1“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工過程微觀階段77-80
• 5.4.2“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工的五種放電狀態(tài)80-82
• 5.5“霧化燒蝕-電解”復(fù)合放電加工特性試驗(yàn)82-86
• 5.5.1 材料蝕除率分析83-84
• 5.5.2 電極體積相對損耗分析84-85
• 5.5.3 拐角精度分析85-86
• 5.5.4 加工表面重熔層分析86
• 5.6 本章小結(jié)86-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-91
• 6.1 論文完成的主要工作與結(jié)論88-89
• 6.2 論文主要的創(chuàng)造性工作89
• 6.3 后續(xù)研究工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 致謝97-98
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果98-100
• 附件100-106

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1059036