Ti-6Al-4V钛合金超声振动辅助短电弧复合加工实验研究

针对普通短电弧加工排屑不畅引起的电极和工件之间形成颗粒桥造成短路、局部放电和二次放电等非正常放电现象,提出一种超声振动辅助短电弧加工的新方法来改善工件加工质量。通过实验对普通短电弧和复合加工后工件宏观特征和微观形貌进行对比。采用超景深显微镜、电子扫描显微镜等对加工后的表面形貌、粗糙度和元素能谱进行检测分析。结果表明:两种特种加工技术耦合后的工件表面形貌发生了变化,其表面纹路在超声作用下呈现无序化、均匀化,电蚀凹坑和表面微裂纹数量显著减少,重铸层厚度深铣削加工下从93.06μm降低至25.39μm,表面粗糙度降低16%以上,同时材料表面元素发生了改性。这为短电弧技术改善加工质量、材料改性、技术耦合的发展提供了一种新的思路。

短电弧车削蜂窝环重铸层影响实验研究

蜂窝密封结构是当代航空发动机的先进高效密封结构,传统加工难以满足其加工质量要求,且一般电加工效率低,因此选择短电弧车削。针对材料为GH3536的蜂窝密封环进行实验,为研究不同参数对其加工后重铸层的影响,设置单因素试验,以重铸层厚度和微观形貌作为检测指标,分析电流及电压波形图、工件表面扫描电镜图、截面金相图和表面能谱图。结果证明:重铸层厚度随电压和进给速度增加而增加,随工件和电极转速增加而减小,且表面质量有相同的趋势,多槽挡板电极可以得到更好的冲液效果,重铸层更薄且表面质量更好。因此,适当降低电压和进给速度、提高工件和电极转速,以及采用多槽挡板电极,可减少微裂纹、冲蚀凹坑、褶皱和熔滴颗粒等现象,提高工件表面质量,降低重铸层厚度。

短电弧磨削蜂窝环热源公式研究及温度场仿真

为预测不同电压下常规短电弧磨削蜂窝环加工深度的影响,对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真热源公式进行了研究。针对热源系数与电压的关系,通过ANSYS软件研究得出的热源公式,并对短电弧磨削蜂窝环温度场仿真。研究了适用于不同电压下短电弧常规磨削蜂窝环的热源公式,通过温度场仿真结果,分析了不同电压磨削蜂窝环的温度分布及变化趋势。结果发现:得出的热源公式适用于不同电压下短电弧磨削蜂窝环加工的温度场;仿真温度云图的变化规律以及分布情况符合短电弧磨削加工的实际情况,仿真结果误差在5.9%以内,吻合度较好,为预测加工深度提供了理论依据。

基于曲面响应法的短电弧磨削蜂窝环工艺研究

蜂窝密封结构是当代航空发动机的先进高效密封结构,传统加工难以满足加工质量的要求,需要采用短电弧加工技术加工此类零部件。为获得最优的加工参数,以重铸层厚度和微观形貌为指标,分析电流及电压波形、表面能谱、工件表面和截面形貌,并进行响应曲面分析。结果表明:对重铸层厚度和加工时间影响的显著性为:进给速度>工件转速>电极转速,重铸层厚度随进给速度增加而增加,随工件和电极转速增加而减小,且表面质量有相同的趋势。多目标优化获得最佳参数为:工件转速5.863 r/min,电极转速287.114 r/min,进给速度0.087 mm/min。因此,适当降低进给速度,提高工件和电极转速,可减少微裂纹、冲蚀凹坑和熔滴颗粒等现象,提高工件表面质量,降低重铸层厚度。

电极材料对短电弧磨削航空发动机蜂窝环表面质量影响研究

短电弧(SEAM)磨削航空发动机蜂窝环是一种新型的航空航天盘环类零件的加工方法,针对此类零件低刚度、薄壁的特点,采用短电弧低电压放电磨削,达到高精度、高效率和高质量的加工要求。由于采用不同材料的电极会产生不同的加工效果,为了研究其性能规律,采用铸铁、紫铜、黄铜及石墨4种材料进行短电弧磨削航空发动机蜂窝环试验,分析其重铸层厚度、表面粗糙度(Ra)、表面微观形貌(SEM)、加工表面元素、加工电流波形、电极损耗率(TWR)。结果表明铸铁材料电极放电磨削后的重铸层厚度最低,并且表面无微裂纹,而石墨电极加工后的重铸层厚度最大,且石墨电极TWR最高,影响加工精度,故不适用此类零件短电弧磨削加工,紫铜电极加工时的放电稳定,且电解电流最大,若延长空转时间则能有效地产生电解反应去蚀除重铸层。