电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。

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。

TC4钛合金短电弧钻孔工艺性能研究

为了提高小孔钻削的加工效率和尺寸精度,文章提出了一种新颖高效的管电极短电弧钻孔方法。然而,由于电弧放电能量过大与进给速度不匹配,使得高效、高尺寸精度的小孔加工困难重重。文章揭示了基于脉冲电源的短电弧钻孔的工作原理,分析了SEAD的电压电流波形和截面形貌。此外,还研究了不同电极极性、电压、脉冲频率、占空比和电极进给速率对材料去除率(MRR)、电极相对磨损比(REWR)、平均直径和锥度的影响。最后,通过工艺参数优化实验,得到了小孔SEAD参数的最优组合,验证了小孔SEAD的加工性能。实验结果表明,在最佳加工参数下,小孔SEAD的材料去除率最高,为84.51μm/s,电极相对磨损比较低,为29.34%。加工小孔的最小平均直径和锥度分别为698.49μm和0.001 1°。

蚀除颗粒对短电弧铣削加工放电状态影响研究

针对短电弧铣削加工工件表面质量低,形状精度差的问题,建立三维流场模型,对加工间隙流场进行仿真。分析了极间压力场、速度场对蚀除颗粒分布规律的影响,并模拟极间不同位置处颗粒的放电状态,通过单因素实验验证了仿真结果的正确性。研究表明:蚀除颗粒受间隙负压的影响,主要分布于电极中心孔及边缘附近,使局部电场集中,增大了铣削凹槽中间区域的放电凹坑数量及深度,通过增大冲液压力改变蚀除颗粒的分布状态,可明显提高工件表面质量和形状精度。

电极结构对短电弧-电化学复合加工深窄槽影响研究

深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状电极结构,对不同电极结构加工时的间隙流场状态进行仿真研究。对比不同电极结构极间介质流速与压力的分布状态,并对仿真结果进行实验验证,探究电极结构对短电弧-电化学复合加工性能包括加工效率、尺寸精度、表面质量等指标的影响。实验结果表明:螺旋电极结构相比于单孔电极和多孔电极更能改善极间的流场状态,在保证深窄槽尺寸精度的情况下提高了加工效率与表面质量。

不同非电参数对短电弧铣削钛合金TC4加工性能影响研究

为了解决短电弧铣削加工(SEAM)极间熔融物易堆积而造成"二次放电"甚至短路现象,提高加工效率和表面质量,针对影响熔融物有效排除的非电参数冲液压力、工具电极转速和进给速度对钛合金TC4短电弧铣削加工的材料去除率(MRR)、工具电极损耗率(TWR)、表面微观形貌的影响规律进行研究。实验结果表明:冲液压力、工具电极转速和进给速度对材料去除率和工具电极损耗率都有显著影响,其中进给速度对工具电极损耗的影响出现了-4%和-71%的负增长现象,极间发生了电化学反应,产生的氧化膜对电极损耗有一定的补偿;通过适当提高冲液压力、工具电极转速和进给速度,可有效避免短路现象和减少工件表面微裂纹及冲蚀孔洞数量,有利于提高工件表面完整性。

电极材料对不锈钢短电弧-电化学复合加工性能影响研究

短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式,利用短电弧放电进行材料的高效蚀除,利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性,会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用铝、石墨、不锈钢和紫铜作为电极材料,探究不同电极材料在短电弧-电化学复合加工模式下对304不锈钢的影响规律。从材料去除率(MRR)、相对电极损耗率(RTWR)、表面粗糙度(SA)和表面宏微观形貌等角度进行分析。结果表明,使用紫铜电极具有较高的材料去除率,低的相对电极损耗率,良好的表面质量以及更薄的再铸层厚度,所以更适合作为复合加工的电极材料,为后续短电弧-电化学复合加工模式下电极材料的选择提供了理论依据。