發(fā)布時間：2017-06-28 19:09

  本文關鍵詞：鈦合金薄壁窄槽電加工試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：薄壁窄槽結構是指寬度在0.1-1mm、長度在1-100mm、深寬比小于2的槽型微小結構。鈦合金薄壁窄槽在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領域中的應用愈來愈廣泛。電火花加工方法不受材料硬度、韌性、強度的影響,宏觀作用力小,因而在金屬材料的薄壁窄槽加工中被廣泛采用。然而,電火花加工存在表面變質層、微觀裂紋等問題,顯著降低了零件的使用壽命及疲勞性能。電解加工方法具有無電極損耗、加工表面無變質層、無變形等優(yōu)點,在去除電火花加工表面變質層方面具有獨特優(yōu)勢。針對鈦合金(TC4)薄壁窄槽結構,本文探索采用電火花方法首先進行穿槽加工,再采用電解方法拋光加工表面變質層。具體工作如下:首先,通過單因素試驗法,研究了多個工藝參數(shù),如不同極性的加工方式、脈沖寬度、抬刀速度、峰值電流、開路電壓、脈沖間隔,對電極相對損耗、薄壁窄槽內側面的粗糙度、平均變質層厚度、內側面形貌的影響;粗略得出了電火花加工鈦合金(TC4)薄壁窄槽時各個工藝參數(shù)對工藝指標的影響規(guī)律,對加工參數(shù)的取值區(qū)間進行了初步優(yōu)化。其次,進行了正交試驗,研究了脈沖寬度、脈沖間隔、峰值電流、開路電壓對電極相對損耗、加工表面粗糙度、加工表面變質層厚度、加工錐度4項工藝指標的影響。利用灰關聯(lián)理論將上述4項工藝指標參數(shù)的優(yōu)化問題,轉化成了單一指標(灰關聯(lián)度)問題,使得復雜問題簡單化。得到了優(yōu)化參數(shù)組合:脈沖寬度3.7?s、脈沖間隔49?s、峰值電流6.2A、開路電壓100V。對比正交試驗的結果,優(yōu)化后的參數(shù)組合提高了鈦合金(TC4)薄壁窄槽加工表面質量、降低了加工錐度和電極相對損耗,實現(xiàn)了工藝參數(shù)的進一步優(yōu)化。最后,采用電解拋光的方式,對電火花加工的表面變質層進行去除試驗,得出了拋光電壓、拋光時間對加工效果影響的規(guī)律:隨著拋光電壓及拋光時間的增加,變質層表面先出現(xiàn)點蝕,之后點蝕逐漸擴大、重疊,覆蓋整個變質層表面,形成了平整的加工表面;隨著拋光時間的增加,表面粗糙度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,而電解拋光速度會一直降低。在拋光電壓、拋光時間分別為4.6V、60s,5.4V、40s以及5.4V、60s時,變質層幾乎被完全去除。電解拋光進一步地提高了鈦合金(TC4)薄壁窄槽的加工表面質量。
【關鍵詞】：電火花加工 鈦合金 薄壁窄槽 灰關聯(lián) 電解拋光
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 課題研究背景14-19
• 1.1.1 薄壁窄槽結構14-15
• 1.1.2 薄壁窄槽結構加工技術概述15-16
• 1.1.3 鈦合金窄槽結構電加工研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2 課題研究目的和意義19
• 1.3 論文結構19-21
• 第二章 鈦合金薄壁窄槽的電加工基礎理論21-29
• 2.1 電火花加工鈦合金薄壁窄槽機理分析21-24
• 2.1.1 鈦化碳理論21
• 2.1.2 加工表面變質層的影響因素21-22
• 2.1.3 加工表面粗糙度的影響因素22-23
• 2.1.4 加工表面力學性能的影響因素23
• 2.1.5 加工錐度的影響因素23-24
• 2.1.6 電極相對損耗的影響因素24
• 2.2 電解拋光鈦合金薄壁窄槽結構的基礎理論24-28
• 2.2.1 鈦合金氧化膜的溶解機理24-25
• 2.2.2 鈦合金的雜散點蝕25
• 2.2.3 電解拋光的電解液25-27
• 2.2.4 電解拋光的蝕除量影響因素分析27
• 2.2.5 表面粗糙度影響因素分析27-28
• 2.2.6 電解拋光速度影響因素分析28
• 2.3 本章小結28-29
• 第三章 鈦合金薄壁窄槽的電火花加工基礎試驗29-47
• 3.1 試驗目的29
• 3.2 試驗準備29-33
• 3.2.1 試驗儀器和設備29-30
• 3.2.2 試驗方案30-33
• 3.3 基礎試驗33-46
• 3.3.1 極性的影響33-36
• 3.3.2 脈沖寬度的影響36-38
• 3.3.3 抬刀速度的影響38-40
• 3.3.4 峰值電流的影響40-43
• 3.3.5 開路電壓的影響43-44
• 3.3.6 脈沖間隔的影響44-46
• 3.4 本章總結46-47
• 第四章 鈦合金薄壁窄槽電火花加工的電參數(shù)優(yōu)化研究47-61
• 4.1 前言47
• 4.2 灰色相關性理論的概述和應用47-48
• 4.3 灰關聯(lián)理論對電火花工藝參數(shù)優(yōu)化的意義48
• 4.4 灰關聯(lián)度分析理論48-50
• 4.4.1 灰生成48-49
• 4.4.2 灰色關聯(lián)度和灰關聯(lián)序49-50
• 4.5 試驗方案及結果統(tǒng)計50-54
• 4.5.1 電火花加工窄槽的錐度50
• 4.5.2 試驗方案的設計50-52
• 4.5.3 試驗結果的統(tǒng)計52-54
• 4.6 試驗結果的分析54-60
• 4.6.1 灰關聯(lián)分析數(shù)據處理54-56
• 4.6.2 單工藝目標灰關聯(lián)分析56-58
• 4.6.3 多工藝指標灰關聯(lián)分析58
• 4.6.4 試驗驗證58-60
• 4.7 本章總結60-61
• 第五章 鈦合金薄壁窄槽的電解拋光試驗研究及實際應用61-73
• 5.1 試驗目的61
• 5.2 試驗方案61-63
• 5.2.1 電解液61
• 5.2.2 陰極61-62
• 5.2.3 TC4試樣62
• 5.2.4 其他設備62-63
• 5.2.5 試驗結果的測量63
• 5.3 試驗結果的分析63-69
• 5.3.1 電解拋光參數(shù)對窄槽寬度變化值的影響分析66-67
• 5.3.2 電解拋光參數(shù)對薄壁窄槽表面粗糙度的影響67-68
• 5.3.3 電解拋光參數(shù)對電解拋光速度的影響68-69
• 5.4 鈦合金薄壁窄槽電解拋光的實際應用69-72
• 5.4.1 工藝參數(shù)的確定70-71
• 5.4.2 電火花加工電極、電解拋光陰極的設計71
• 5.4.3 零件的具體加工步驟71
• 5.4.4 加工結果71-72
• 5.5 本章小結72-73
• 第六章 總結與展望73-75
• 6.1 總結73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文80-81
• 附錄81-84

【參考文獻】

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本文編號：494982