發(fā)布時間：2017-07-19 10:07

  本文關鍵詞：鈦合金電火花銑削加工流場仿真及工藝試驗研究

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【摘要】：鈦合金材料由于具備非常優(yōu)異的使用性能,在航空航天、石油化工、汽車、醫(yī)療等諸多領域被廣泛應用。然而,采用傳統(tǒng)的機械加工方法加工鈦合金時存在刀具磨損快、加工成本高的問題,而采用電火花成形加工又存在效率低下的問題。本文通過對電火花銑削鈦合金技術的研究,降低了鈦合金材料的加工成本,實現了鈦合金的高效、低損耗加工,對鈦合金的實際生產加工具有重大意義。本文研究了鈦合金電火花銑削加工的機理與加工過程,從理論上分析了工件材料特性、極性效應、工作液介質特性、電極旋轉、沖液條件等工藝條件對加工效果的影響。建立了電火花銑削鈦合金的流場模型,并借助Fluent仿真軟件進行了流場仿真計算,分析了沖液壓力、電極轉速、銑削深度、工件材料特性等分別對間隙流場的影響規(guī)律。設計了單因素試驗驗證仿真中所得結論,并通過試驗分析了電參數對加工效果的影響規(guī)律。采用中心復合試驗設計方法設計了響應曲面試驗,分析了脈寬、脈間、峰值電流、沖液壓力等四個自變量參數及其交互作用對加工效果的影響,獲得了最優(yōu)工藝參數組合。分析了鈦合金電蝕產物的主要成分,并將電蝕產物與鋁按一定比例通過粉末冶金的方法制成了合金試樣,對合金試樣的性能進行測試,結果表明:摻雜后鋁的力學性能得以提高。通過改善電火花銑削鈦合金的工藝條件,并優(yōu)化其工藝參數,實現了鈦合金材料的高效、低損耗加工。與常規(guī)銑削加工相比,提高了鈦合金電火花銑削加工的效率并降低了工具電極損耗,最高效率超過23cm3/min,電極損耗率可達0.089%。另外,本文還對鈦合金電蝕產物的回收利用進行了研究。
【關鍵詞】：鈦合金 電火花銑削 流場仿真 響應曲面 電蝕產物
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10-16
• 1.2.1 鈦合金加工國內外研究現狀10-11
• 1.2.2 電火花銑削技術國內外研究現狀11-14
• 1.2.3 電火花加工間隙流場國內外研究現狀14-16
• 1.3 課題主要研究內容16-17
• 第2章 鈦合金電火花銑削加工的理論基礎17-26
• 2.1 引言17-18
• 2.2 鈦合金電火花銑削加工機理與加工過程簡述18-19
• 2.3 材料特性對電火花銑削加工的影響19-20
• 2.4 極性效應對電火花銑削加工鈦合金的影響20-22
• 2.4.1 試驗條件20
• 2.4.2 電極損耗率的試驗方案與結果分析20-21
• 2.4.3 加工效率的試驗方案與結果分析21-22
• 2.5 工作液介質特性對鈦合金電火花銑削加工的影響22-23
• 2.6 電極旋轉對電火花銑削加工的影響23-24
• 2.7 沖液條件對電火花銑削加工的影響24-25
• 2.8 本章小結25-26
• 第3章 鈦合金電火花銑削加工流場仿真的研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 FLUENT仿真過程簡述26-27
• 3.3 流場仿真的理論模型27-28
• 3.4 流場仿真的幾何模型28
• 3.5 前處理及仿真參數的確定28-29
• 3.5.1 CFD軟件的前處理28-29
• 3.5.2 仿真相關參數的確定29
• 3.6 流場仿真結果與分析29-37
• 3.6.1 沖液壓力對流場的影響29-33
• 3.6.2 電極轉速對流場的影響33-35
• 3.6.3 銑削深度對流場的影響35-36
• 3.6.4 工件材料特性對流場的影響36-37
• 3.7 本章小結37-38
• 第4章 鈦合金電火花銑削單因素試驗研究38-48
• 4.1 引言38
• 4.2 試驗方案設計38-39
• 4.3 流場仿真的驗證實驗39-44
• 4.3.1 沖液壓力對加工效果的影響規(guī)律39-40
• 4.3.2 電極轉速對加工效果的影響規(guī)律40-42
• 4.3.3 銑削深度對加工效果的影響規(guī)律42-43
• 4.3.4 工件材料特性對加工效果的影響規(guī)律43-44
• 4.4 電參數對加工效果的影響規(guī)律44-47
• 4.4.1 脈沖寬度對加工效果的影響規(guī)律44-45
• 4.4.2 脈沖間隔對加工效果的影響規(guī)律45
• 4.4.3 峰值電流對加工效果的影響規(guī)律45-47
• 4.5 本章小結47-48
• 第5章 鈦合金電火花銑削工藝試驗研究48-63
• 5.1 引言48
• 5.2 試驗條件48
• 5.3 響應曲面試驗方案設計48-49
• 5.4 響應曲面試驗結果49-50
• 5.5 加工效率的響應曲面分析50-54
• 5.5.1 加工效率數學模型的建立50
• 5.5.2 方差及顯著性分析50-51
• 5.5.3 回歸模型的優(yōu)化51
• 5.5.4 殘差的正態(tài)概率分布圖51-52
• 5.5.5 加工效率的響應曲面分析52-54
• 5.5.6 加工效率的最優(yōu)工藝參數組合預測及驗證54
• 5.6 電極損耗率的響應曲面分析54-59
• 5.6.1 電極損耗率數學模型的建立54-55
• 5.6.2 方差及顯著性分析55-56
• 5.6.3 回歸模型的優(yōu)化56
• 5.6.4 殘差的正態(tài)概率分布圖56-57
• 5.6.5 電極損耗率的響應曲面分析57-59
• 5.6.6 電極損耗率的最優(yōu)工藝參數組合預測及驗證59
• 5.7 電蝕產物的后處理試驗59-62
• 5.7.1 試樣制備59-60
• 5.7.2 金相組織分析60-61
• 5.7.3 硬度測試61
• 5.7.4 拉伸試驗61-62
• 5.8 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-70
• 致謝70

【參考文獻】

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1 劉亞雄;賀健康;秦勉;王玲;靳忠民;李滌塵;;定制型鈦合金植入物的光固化3D打印及精密鑄造[J];稀有金屬材料與工程;2014年S1期

2 劉銘坤;湯海波;方艷麗;張述泉;劉棟;王華明;;鈦合金表面激光熔覆TiC/Ti-Ti_2 Co涂層耐磨性[J];激光技術;2011年04期

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 唐昆;TC4鈦合金高效深磨工藝試驗研究及其磨削質量預測[D];湖南大學;2007年

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本文編號：562303