【摘要】：由于高溫合金具有較高的硬度和強(qiáng)度,良好的熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性和抗疲勞性等優(yōu)良的性質(zhì),因此,廣泛用來(lái)制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)的關(guān)鍵零部件。在所有高溫合金中,GH4169的產(chǎn)量和使用量最大,因此,GH4169最具有代表性。但是,在用傳統(tǒng)切削加工GH4169時(shí),遇到了很多問(wèn)題,比如切削力大,刀具易磨損等。由于電火花加工依靠火花放電產(chǎn)生的熱能將材料去除,不受工件材料強(qiáng)度和硬度的影響,并且加工精度高,因此,利用電火花加工GH4169是非常合適的。本文在相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,從單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)、多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化、工藝建模等方面,對(duì)GH4169的電火花加工參數(shù)進(jìn)行了研究,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的參數(shù)選擇有一定的指導(dǎo)意義。通過(guò)單因素試驗(yàn),研究了峰值電流、脈寬、脈間、間隙電壓對(duì)材料去除率和表面粗糙度的影響規(guī)律。利用洛氏硬度計(jì)對(duì)GH4169的加工面硬度進(jìn)行了測(cè)量,利用掃描電鏡對(duì)GH4169加工面的裂紋進(jìn)行觀察,并做了相應(yīng)分析。通過(guò)正交試驗(yàn),進(jìn)一步探究了峰值電流、脈寬、脈間、間隙電壓對(duì)材料去除率和表面粗糙度影響的主次順序。在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合灰關(guān)聯(lián)度分析法,對(duì)電火花加工GH4169進(jìn)行了多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化,得到了最優(yōu)的參數(shù)組合:峰值電流為3A,脈寬為60μs,脈間為40μs,間隙電壓為27檔,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。將驗(yàn)證結(jié)果與正交表中的最優(yōu)組合相比較,發(fā)現(xiàn)雖然粗糙度值略有增大,但是材料去除率提升了約2.9倍。在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又做了35組試驗(yàn),與正交試驗(yàn)的16組數(shù)據(jù)一起組成樣本數(shù)據(jù),任意選取其中的6組數(shù)據(jù)構(gòu)成測(cè)試樣本,剩余的45組數(shù)據(jù)構(gòu)成訓(xùn)練樣本。通過(guò)合理選取相關(guān)函數(shù)和參數(shù),以峰值電流、脈寬、脈間、間隙電壓為網(wǎng)絡(luò)的輸入,以表面粗糙度和材料去除率為網(wǎng)絡(luò)的輸出,建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電火花加工GH4169預(yù)測(cè)模型,并對(duì)該預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,雖然該模型在實(shí)際參數(shù)預(yù)測(cè)時(shí)存在一定的誤差,但是這些誤差都在合理的范圍內(nèi),因此,該預(yù)測(cè)模型依然是有效的。利用遺傳算法對(duì)已建預(yù)測(cè)模型的初始權(quán)值和閾值進(jìn)行了優(yōu)化,并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,最后將優(yōu)化前后的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,不論對(duì)于表面粗糙度,還是對(duì)于材料去除率,優(yōu)化后模型的預(yù)測(cè)誤差比優(yōu)化前的預(yù)測(cè)誤差普遍小很多。通過(guò)方差分析表明,優(yōu)化后的模型不僅預(yù)測(cè)精度較高,而且穩(wěn)定性也較好。
【圖文】：

的脈沖性放電產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象將材料蝕除的特種加工方法。由于在加工過(guò)程中，主要利用電能和熱能去除材料[16]，因此又稱作電蝕加工或放電加工。該方法是由前蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連柯夫婦于 1943 年在研究電腐蝕現(xiàn)象的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)[17]，并逐步運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中的。如圖 1.1 所示為電火花加工原理圖。電火花加工的整個(gè)過(guò)程可以描述為：先將工具電極 4 和工件 1 分別連接脈沖電源 2 的正負(fù)兩極，再將兩電極浸沒(méi)于絕緣介質(zhì) 5 中。在脈沖電源 2 的作用下，工件 1 和工具電極 4 之間會(huì)形成電場(chǎng)。在自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置 3 的帶動(dòng)下，工具電極 4 逐步向工件 1 靠近，同時(shí)兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)兩極間距小到一定程度時(shí)，絕緣介質(zhì)將被擊穿形成放電通道，這時(shí)兩極放電點(diǎn)處的金屬材料在瞬時(shí)高溫的作用下熔化，甚至汽化，從而形成放電凹坑[18]，這樣就完成了單脈沖放電。隨著自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置 3 帶動(dòng)工具電極 4 不斷靠近工件 1，經(jīng)過(guò)一定頻率的連續(xù)放電，工具電極 4 的形狀就反向復(fù)制到工件 1上，從而加工出符合要求的工件。圖 1.2 為電火花加工表面示意圖。

的脈沖性放電產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象將材料蝕除的特種加工方法。由于在加工過(guò)程中，主要利用電能和熱能去除材料[16]，因此又稱作電蝕加工或放電加工。該方法是由前蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連柯夫婦于 1943 年在研究電腐蝕現(xiàn)象的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)[17]，并逐步運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中的。如圖 1.1 所示為電火花加工原理圖。電火花加工的整個(gè)過(guò)程可以描述為：先將工具電極 4 和工件 1 分別連接脈沖電源 2 的正負(fù)兩極，再將兩電極浸沒(méi)于絕緣介質(zhì) 5 中。在脈沖電源 2 的作用下，工件 1 和工具電極 4 之間會(huì)形成電場(chǎng)。在自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置 3 的帶動(dòng)下，工具電極 4 逐步向工件 1 靠近，同時(shí)兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)兩極間距小到一定程度時(shí)，絕緣介質(zhì)將被擊穿形成放電通道，這時(shí)兩極放電點(diǎn)處的金屬材料在瞬時(shí)高溫的作用下熔化，甚至汽化，從而形成放電凹坑[18]，這樣就完成了單脈沖放電。隨著自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置 3 帶動(dòng)工具電極 4 不斷靠近工件 1，經(jīng)過(guò)一定頻率的連續(xù)放電，工具電極 4 的形狀就反向復(fù)制到工件 1上，，從而加工出符合要求的工件。圖 1.2 為電火花加工表面示意圖。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V263;TG661;TK266

【參考文獻(xiàn)】

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