發(fā)布時間：2020-07-19 14:38

【摘要】：鈦合金深窄槽結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器等行業(yè)中,發(fā)揮著十分重要的作用。這些深窄槽結(jié)構(gòu)不僅要求具有較小的寬度尺寸,而且要求具有較大的長寬比和深寬比。電解加工技術(shù)是以材料的電化學溶解特性為基礎(chǔ),通過氧化還原反應(yīng)去除工件材料,具有工件材料適應(yīng)性廣、加工速度高、工具陰極無損耗、加工過程無宏觀作用力等優(yōu)點,較適用于難加工材料的加工。隨著深窄槽的深寬比、長寬比的增大,電解加工過程中加工間隙內(nèi)電解液壓力沿流程損失增大,電解產(chǎn)物難以排出。同時,工具陰極的長寬比、深寬比也越來越大,陰極制造難度成倍增加且整體剛性也難以保證,從而制約了電解加工技術(shù)在鈦合金深窄槽中的應(yīng)用。本文以TB6鈦合金深窄槽為研究對象。首先,進行了工件材料的電化學溶解特性和陰極結(jié)構(gòu)對加工過程穩(wěn)定性影響仿真分析的研究。隨后,通過工藝對比試驗,優(yōu)化了電解加工工藝參數(shù)。最終,穩(wěn)定的加工出入口處平均槽寬2.45mm、沿深度方向平均槽寬2.68mm,長寬比11:1的直線深窄槽結(jié)構(gòu)及入口處平均槽寬2.47mm、沿深度方向平均槽寬2.70mm、長寬比15:1的曲線深窄槽結(jié)構(gòu)。具體的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:1.理論分析及基礎(chǔ)試驗研究�；陔娀瘜W陽極溶解的原理,對TB6鈦合金進行了電化學溶解特性基礎(chǔ)試驗研究,通過分析TB6鈦合金在不同成分電解液中的分解電壓、ηω-i曲線及表面質(zhì)量,選取了合適的電解液成分。另外,結(jié)合深窄槽結(jié)構(gòu)的特點和電解加工的難點,分析了影響深窄槽電解加工穩(wěn)定性和加工精度的因素,并采取相應(yīng)的措施進行改善,為后期的工藝試驗研究奠定了理論基礎(chǔ);2.深窄槽電解加工工裝夾具設(shè)計。為了解決大長寬比、大深寬比陰極剛性差的問題,通過三維軟件設(shè)計了各種結(jié)構(gòu)的片狀陰極,并采用ANSYS流體動力學模塊及Static Structural靜力學模塊對陰極結(jié)構(gòu)進行了變形分析。比較分析各種陰極結(jié)構(gòu)的最大變形量及最大等效應(yīng)力,優(yōu)化了陰極結(jié)構(gòu),使其滿足剛性要求。在陰極滿足剛性要求的基礎(chǔ)上,通過流場數(shù)值分析方法,研究了加強筋各參數(shù)對加工間隙內(nèi)電解液流場的影響規(guī)律,對比分析仿真結(jié)果,最終優(yōu)選了既能滿足整體剛性要求,又能保證電解液流場穩(wěn)定性的陰極結(jié)構(gòu);3.直線槽、曲線槽電解加工工藝試驗。根據(jù)理論分析及仿真分析的結(jié)果,開展了不同陰極結(jié)構(gòu)、不同陰極進給模式及不同加工參數(shù)的對比試驗。通過分析不同結(jié)構(gòu)陰極所能達到的最大進給速度,驗證了前期理論分析陰極結(jié)構(gòu)對加工穩(wěn)定性影響的規(guī)律。通過不同陰極進給模式的單因素對比試驗,分析了振動參數(shù)對加工穩(wěn)定性及加工精度的影響。最終,綜合分析了不同加工參數(shù)的試驗結(jié)果,優(yōu)選了工藝參數(shù),并加工出滿足試驗要求的直線、曲線深窄槽結(jié)構(gòu)。
【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】：2018
【分類號】：TG662
【圖文】：

（a）工作液濃度 1:20 （b）工作液濃度 1:5圖 1.10 不同濃度工作液加工出的工件表面形貌火花線切割加工過程中，絲狀電極張力對加工精度、加工效率、表面質(zhì)量均有此，眾多學者嘗試采用新的設(shè)計方法改進傳統(tǒng)絲狀電極的控制系統(tǒng)，以擴大電技術(shù)在窄槽、窄縫中的應(yīng)用[37]。臺灣學者陳順同等人通過研究絲狀電極張力對規(guī)律，設(shè)計了一種磁力控制原理的控制系統(tǒng)，并通過工藝試驗驗證了此系統(tǒng)的 所示為采用該控制系統(tǒng)加工出的深窄槽結(jié)構(gòu)，并在繼電器上得到應(yīng)用[38]。圖 1.11 繼電器樣件上的深窄槽結(jié)構(gòu)用電火花線切割加工技術(shù)進行難加工材料（鎳基高溫合金、鈦合金）切割時，重、脈沖電源的利用率低。而針對形狀尺寸較大，且存在盲腔、盲槽的結(jié)構(gòu)時

南京航空航天大學碩士學位論文嘉等人通過流場數(shù)值仿真分析法，研究了陰極疊加低頻振動對流場的影響規(guī)律圖 1.12 所示的 30 個深窄槽結(jié)構(gòu)的一次性加工[45]。蘇格蘭拉斯哥大學的 Silva 等電導率與工藝參數(shù)的相互關(guān)系對窄槽、窄縫加工精度的影響規(guī)律，建立并分析的數(shù)學模型，基于理論分析，通過工藝試驗加工出滿足要求的環(huán)形陣列窄槽結(jié)航天大學的何俊生等人采用圖 1.13 所示的成形陰極，對原先電火花加工后，存結(jié)構(gòu)進行了表面處理，基于電化學陽極溶解原理，電解加工技術(shù)對于提高表面代的作用[47]。朱荻、徐惠宇等人采用直流電源、低濃度電解液溶液，研究了絲狀工具陰極對深窄槽加工穩(wěn)定性的影響，工藝試驗結(jié)果證明了絲狀陰極可以減死水區(qū)，促進了電解液的更新和電解產(chǎn)物的排出，因此也提高了深窄槽加工精

南京航空航天大學碩士學位論文過程中電流的變化及切槽的寬度反應(yīng)加工穩(wěn)定性，最終選用優(yōu)化的工藝參數(shù)加工出圖 1.17 所示的深窄槽結(jié)構(gòu)，深寬比達 20:1，大大的提高了加工效率[57]。曲寧松、賀海東等人開展了鈦鋁合金電解線切割加工試驗，由于鈦鋁合金是新型的航空材料，前人對其研究相對較少，他們研究了不同電解液成分對加工精度的影響規(guī)律，最后采用 1%NaCl+1%NaNO3混合溶液加工出深寬比達 31:1 深窄槽結(jié)構(gòu)[58]。圖 1.16 不同加工參數(shù)下的表面形貌圖(a)Without cathode travelling(b)A=100μm、v=400μm/s (c)A=5μm、f=100Hz(d)U=6V、duration=30nmand period=6μs

【參考文獻】

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本文編號：2762553