本文關(guān)鍵詞：電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工鈦合金試驗研究

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【摘要】：鈦合金材料作為一種重要金屬結(jié)構(gòu)材料,具有低密度、高比強(qiáng)度、低溫性能好、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點,相比于鎂合金和高溫合金,具有更加優(yōu)異的綜合性能,在各個方面的使用范圍不斷擴(kuò)大,近些年來主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。鈦合金作為航空發(fā)動機(jī)的重要使用材料,被用于加工發(fā)動機(jī)葉片、渦輪葉盤等,同時也被用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船等;除此之外,鈦合金管因其具有耐高壓、耐腐蝕等特性,被廣泛應(yīng)用在軍工、海洋、石油化工等領(lǐng)域,主要用于制造槍炮管、深潛器、冷凝器等零部件,這些零部件的表面質(zhì)量直接影響其使用性能,因此必須提高其表面質(zhì)量。但由于鈦合金的磨削加工性能較差,采用傳統(tǒng)的加工方法很難滿足加工要求,本文提出采用電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工的方法。電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工是利用電化學(xué)的陽極溶解作用和磁力研磨的機(jī)械磨削作用來去除金屬材料的一種加工方法,該方法不僅保持了各自加工工藝的優(yōu)勢,而且能夠合理有效地結(jié)合,因此適用于絕大多數(shù)的金屬材料。本文依據(jù)電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工裝置設(shè)計的原則,針對于平面和管內(nèi)表面設(shè)計了相應(yīng)的電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工的試驗裝置,針對鈦合金的電化學(xué)特性進(jìn)行了理論分析,提出了采用電化學(xué)磁力研磨復(fù)合光整加工的方法對鈦合金管內(nèi)表面進(jìn)行加工。設(shè)計了電化學(xué)磁力研磨復(fù)合光整加工的實驗裝置,分別與純磁力研磨加工和純電化學(xué)加工進(jìn)行了光整加工試驗對比,檢測分析了不同工藝加工前后表面的粗糙度、微觀形貌、摩擦磨損行為、表面殘余應(yīng)力和能量譜。試驗結(jié)果表明:在相同的加工時間內(nèi),與單純電化學(xué)加工和磁力研磨加工相比,電化學(xué)磁力研磨復(fù)合光整加工的表面粗糙度Ra可達(dá)到0.2μm,材料去除量和加工效率顯著提高;表面顯微形貌要明顯優(yōu)于其他兩種加工方式;且加工后表面很好地維持了原有材料的化學(xué)成分和表面性質(zhì);能夠使表面由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榧s-200Mpa的壓應(yīng)力狀態(tài),從而獲得更好的表面應(yīng)力狀態(tài)。針對試驗中的加工參數(shù),采用響應(yīng)面法對加工中的試驗條件進(jìn)行篩選和優(yōu)化,采用基于Box-Behnken試驗設(shè)計的方法,選取電源電壓、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度為試驗因素,進(jìn)行了三因素三水平的試驗,建立了三因素對應(yīng)于響應(yīng)值(表面粗糙度、材料去除量)的回歸方程,并對得到的結(jié)果進(jìn)行了方差分析,研究了兩因素之間的相互影響,最后得出了優(yōu)化后的試驗條件;對試驗中的電解液按照酸堿性進(jìn)行試驗,試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)Na NO3電解液可以獲得致密穩(wěn)定的鈍化膜,且濃度應(yīng)控制在20%左右。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 電化學(xué) 磁力研磨 響應(yīng)面法 復(fù)合加工
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG65
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1.緒論10-18
• 1.1 鈦合金材料概述10
• 1.2 鈦合金材料發(fā)展與研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 鈦合金精密加工方法與研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工理論與研究近況12-16
• 1.4.1 電化學(xué)磨削復(fù)合加工12-14
• 1.4.2 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工14-16
• 1.5 課題研究意義16
• 1.6 本文研究主要內(nèi)容16-18
• 2.電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工機(jī)理18-30
• 2.1 電化學(xué)加工機(jī)理18-21
• 2.1.1 電極反應(yīng)規(guī)律18-19
• 2.1.2 電極電位19
• 2.1.3 法拉第定律19-20
• 2.1.4 陽極極化及其極化曲線20-21
• 2.2 磁力研磨加工機(jī)理21-23
• 2.3 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工機(jī)理23-26
• 2.4 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工存在的問題和影響因素26-29
• 2.4.1 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工存在的問題26
• 2.4.2 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工的影響因素26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3.電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工裝置設(shè)計30-37
• 3.1 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工裝置總體設(shè)計原則30-31
• 3.2 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工平面裝置設(shè)計31
• 3.3 電化學(xué)磁力研磨復(fù)合加工管內(nèi)表面裝置設(shè)計31-32
• 3.4 加工質(zhì)量表征方法32-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4.鈦合金復(fù)合加工試驗研究37-49
• 4.1 鈦合金電化學(xué)特性37-39
• 4.2 鈦合金管內(nèi)表面復(fù)合加工試驗研究39-48
• 4.2.1 試驗裝置與試驗條件39-40
• 4.2.2 試驗結(jié)果與分析40-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 5.試驗條件和電解液的優(yōu)化49-63
• 5.1 響應(yīng)面優(yōu)化法簡介49
• 5.2 響應(yīng)面分析軟件Design-Expert介紹49-50
• 5.3 基于Box-Behnken試驗設(shè)計的復(fù)合加工試驗條件優(yōu)化50-57
• 5.3.1 優(yōu)化方案50-51
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果與分析51-57
• 5.4 鈦合金電解液的優(yōu)化57-61
• 5.4.1 電解液成分的選取58-59
• 5.4.2 Na NO3電解液的最佳濃度59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 6.總結(jié)與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況68-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70-71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1095603