針對(duì)TC4鈦合金齒輪復(fù)雜曲面液相等離子體電解滲透(LPES)表面強(qiáng)化放電困難的問(wèn)題,基于仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法,建立了齒輪表面強(qiáng)化系統(tǒng)仿真模型,進(jìn)行了強(qiáng)化系統(tǒng)電場(chǎng)和流場(chǎng)仿真,確定了齒輪復(fù)雜表面放電機(jī)理,研究了電極系統(tǒng)參數(shù)和入口流速對(duì)強(qiáng)化層形成的影響。結(jié)果表明:齒輪復(fù)雜表面放電困難的根本原因在于電場(chǎng)的分布不均。采用嚙合形陽(yáng)極時(shí)的電場(chǎng)和強(qiáng)化層均勻性較好。電極距離過(guò)小容易造成強(qiáng)化系統(tǒng)的短路,過(guò)大時(shí)會(huì)降低強(qiáng)化層的均勻性和厚度。合理的系統(tǒng)電解液流速對(duì)放電的穩(wěn)定性和強(qiáng)化層的形成均具有重要的意義。相較于未處理時(shí)的基體,強(qiáng)化后的齒輪表面耐磨性有了明顯提升。

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圖1鈦合金齒輪LPES法表面強(qiáng)化系統(tǒng)仿真模型

由此可建立如圖1所示的整體仿真模型。1.2參數(shù)設(shè)置

圖4不同電極距離下的電流密度

圖4為不同電極距離下分度圓處齒輪表面電流密度值。電極距離為2mm時(shí)電流密度達(dá)到了19.13A/cm2,遠(yuǎn)高于表面放電所需的電流密度,等離子放電將在工件表面產(chǎn)生非常大的放電能量,導(dǎo)致工件表面燒傷和裂紋的出現(xiàn),甚至于造成電極短路。當(dāng)電極距離為5mm時(shí),電流密度下降幅度較大,較2....

圖8鈦合金齒輪強(qiáng)化表面弧光放電

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加絕緣裝置后,鈦合金齒輪表面強(qiáng)化過(guò)程中的電流隨電壓先增大后減小,滿足一般LPES法表面強(qiáng)化處理的電流-電壓特性。齒輪表面能夠形成穩(wěn)定的弧光放電現(xiàn)象,如圖8所示。3.2電極形狀對(duì)強(qiáng)化層的影響

圖2不同形狀陽(yáng)極下的電場(chǎng)分布

從圖2中可以明顯看出,使用圓柱形陽(yáng)極時(shí)靠近齒輪尖端部分區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度E明顯高于齒面其它部位,尖端放電現(xiàn)象比較嚴(yán)重。相較而言,嚙合形和梯形陽(yáng)極下的電場(chǎng)分布較為均勻。從電場(chǎng)強(qiáng)度大小來(lái)看,圓柱形電極電場(chǎng)強(qiáng)度最高,為2.61×105V/m,嚙合形電極電場(chǎng)強(qiáng)度最小,為2.32×105V/....

本文編號(hào)：3900118