基于DDS的数字脉冲电火花沉积电源研究

在电火花沉积加工中,脉冲电源的放电参数对沉积效果和加工效率有重要影响。针对传统电火花沉积电源放电参数可控性差的问题,基于直接数字频率合成(DDS)技术全数字化调制、输出稳定的特性,设计了一种数字脉冲电火花沉积电源。以单片机和DDS芯片为核心来控制斩波电路输出加工脉冲,可实现放电电压、频率等参数的较精确控制以及宽范围内的无极调节。经测试,控制及驱动模块输出信号稳定、准确且频率误差在1 Hz以内,放电电压波形可控性好,满足电火花沉积加工的要求,可用于电火花沉积加工基础研究。

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^(-3)mm^(3)/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。

SiC_(p)/Al复合材料内冲液电火花喷爆加工试验研究

在电火花加工小孔时,随着加工深度的增加,电蚀产物排出困难,影响加工效率。因此,设计了电火花喷爆加工下有内冲液和无内冲液的单因素对比试验,分析了内冲液作用下SiC_(p)/Al复合材料电火花喷爆加工冲液压力、电极内径和SiC质量分数对小孔加工性能和表面质量的影响规律。结果表明:在3 MPa冲液压力下,采用内径1.5 mm的管电极加工质量分数55%的SiC_(p)/Al复合材料,较无内冲液加工时,加工效率提高了26.9%,电极相对损耗率降低了29.6%,加工锥度降低了29.2%,表面粗糙度值降低了19.2%。

超声振动辅助电火花加工表面成形机理研究

以TC4钛合金作为工件材料,通过建立高斯热源在工件表面的分布模型,描述了单脉冲电火花加工凹坑的成形机理。为了验证模型的准确性,进行了仿真和实验验证。结果表明:通过分析仿真得到的温度场云图和实验测得的数据发现,高斯热源分布模型与两者一致。在引入超声振动后,表面粗糙度降低35%~46%,材料表面凹坑明显减少,表面形貌发生显著变化。随振幅增大,高斯热源分布曲线的最大值减小,温度场中心最高温度降低,深度变浅的表面凹坑数量增加,单个凹坑的面积增加,表面粗糙度变好。

碳化硅纳米介质电火花线切割加工研究

采用SiC纳米混粉工作液对Cr12MoV模具钢进行高速走丝线切割加工试验,重点分析了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流和混粉浓度对切割加工的影响。试验表明,在脉冲宽度45μs,脉冲间隔6倍,峰值电流25A,混粉浓度0.3g/L的加工条件下,采用混粉工作液较采用常规工作液加工的切割速度提高21.16%,表面粗糙度降低15.05%。研究认为,纳米微粒的介入,极间绝缘性降低,放电间隙增大,改善了极间放电条件,提高了工件加工稳定性和切割速度;同时,纳米微粒促使极间火花放电通道增多、放电点分散,提高了工件表面加工质量。

基于胡麻油工作液电火花成形加工可行性研究

传统的电火花工作液煤油或碳氢矿物油等,存在加工效率低、表面质量差且环境污染和资源消耗等问题。而绿色可持续制造也是当今发展的主要趋势。因此文章提出利用植物油胡麻油为工作液在电火花成形加工中的实验研究,旨在实现绿色可持续电火花加工。研究响应参数电流、脉冲宽度和间隙电压对材料去除率,表面粗糙度值,表面质量的影响规律。实验结果表明,胡麻油在电火花加工过程中表现出显著的性能优势。胡麻油为工作液时,材料去除率显著提高,可获得更好的加工表面,表面裂纹明显减少,重铸层厚度更薄。说明胡麻油具有代替传统工作液的潜质,有望进一步促进绿色电火花加工技术的发展和应用。

T/CMTBA 1010—2021《数控往复走丝电火花线切割机床性能评价规范》团体标准解读

介绍了《数控往复走丝电火花线切割机床性能评价规范》团体标准的制定背景、目的和主要内容,并在检验项目、关键指标等方面与现行行业标准进行了比对,解读了该团体标准的先进性、科学性和实用性。

共轭回转式电火花精密加工工艺及其展望

回顾了电火花精密加工工艺的提出及其实现四类技术条件和回转式电火花加工的发展演变过程,着重介绍了共轭回转式电火花精密加工工艺的基本原理及其工艺特点,展示了应用回转式电火花精密加工的典型零件,并对回转式电火花精密加工进行技术展望。

基于信噪比和灰色关联分析的电火花喷爆加工工艺参数优化

随着SiCp/Al复合材料应用领域日益广泛,对其加工效率和表面质量提出了更高的要求。针对上述问题,设计L 25(56)的正交试验,使用一种新型高效的电火花加工方式——电火花喷爆加工,对20%的SiCp/Al复合材料进行工艺试验。主要优化指标为材料蚀除率(MRR)、电极损耗率(TWR)和表面粗糙度(Ra),工艺参数为高压波电流、高压波电压、低压波电流、低压波电压、脉宽和相位差。根据正交试验结果,采用信噪比分析法,研究得到各工艺参数对不同优化指标的影响以及单目标最优加工参数组合。基于灰色关联度分析法,以层次分析法确定各优化指标权重,分析得到综合考虑3个优化指标的多目标最优加工参数组合,并进行试验验证。结果表明,多目标优化的最优工艺参数组合为高压波电流6 A、高压波电压120 V、低压波电流2 A、低压波电压100 V、脉宽10μs、相位差50%,使用该加工参数组合进行加工可以有效地提高加工效率、改善表面质量。

纳米碳化钨涂层电火花沉积工艺参数试验研究

为制备满足不同要求的纳米碳化钨涂层,开展了以FS438为基体的纳米碳化钨涂层沉积试验,采用不同电容、放电频率及比沉积时间探究不同工艺参数对涂层厚度、粗糙度、质量过渡规律的影响。试验结果表明,电容和放电频率的增大均能增加涂层厚度,表面粗糙度则随着放电频率的增加而降低,低脉冲能量(50 V、40μF)下电极材料的利用率更高。涂层表面呈现溅射状液滴,元素主要来源于电极材料。该研究对于沉积过程的工艺选取具有重要参考意义。

基于遗传算法改进BP神经网络的电火花加工参数优化方法

针对电火花加工现行智能控制方式下,由于刀尖的震动幅值高,导致加工速度低和加工后零件表面粗糙度高的问题,提出基于遗传算法改进BP神经网络的电火花加工参数优化方法。通过分析电火花加工原理,构建基于BP神经网络电火花加工参数优化模型,以6个加工参数作为模型输入,以加工速度和零件表面粗糙度为模型输出,并将模型期望输出值和实际值之间的误差视作遗传算法的适应度函数,以适应度函数最小化为标准,获取最优权值与阈值作用于BP神经网络,实现电火花加工参数优化。实验结果表明,该方法最低加工速度仅为16.6 mm^(2)/min,表面粗糙度最高仅为6.7μm,有效提升了加工效率。

电压和脉间对钛合金TC4电火花加工影响的研究

【目的】探讨不同工艺参数对钛合金TC4电火花加工时蚀除速率、表面质量的影响,找到合适的电压、电流、脉间等工艺参数。【方法】基于电火花加工原理,进行两阶段实验,在数控电火花成型机(KMZ-435)上分别采用不同的电压、电流、脉间等工艺参数对钛合金TC4实验块进行加工,统计加工时间,计算蚀除速率,并对比了加工件的表面粗糙度。【结论】峰值电压在150 V,间隙在40 μm~50 μm时,蚀除速率、加工稳定性及表面质量都在最优状态。【结论】电火花加工是目前应用最广的钛合金TC4加工方法,本研究对钛合金TC4电火花实际加工及成本控制有重要的现实意义。

精密方孔电火花加工用方形电极的修正试验研究

针对电火花精修方孔所用窄长铜条电极机械加工精度和表面质量差、成品率低的问题,提出一种电极修正方法,开展方形电极修正试验。对机加工电极进行检测后,对锥度小于0.02 mm,直线度小于0.05 mm的不合格电极开展电极修正试验,使电极直线度提高至0.02 mm,最后采用研磨夹具对电极进行精磨,使电极直线度小于0.01 mm,表面粗糙度小于Ra1.6μm。结果表明,对电极进行修正及精磨,方形电极的直线度与表面质量得到提高,可满足精密方形电极的要求,电极合格率提高至60%以上。运用合格电极开展方孔电火花精修试验,方孔拐角精度和表面质量得到极大提高。方孔最小圆角半径为0.04 mm,加工锥度为0.03 mm,表面粗糙度为Ra2.219μm。

钛合金的电火花加工技术及最新研究进展

钛合金因其比强度高、耐腐蚀、高温力学性能优异,以及生物相容性好等特点,被广泛地应用于海洋开发、航空航天、化学及生物医学等诸多领域中。但钛合金属于难切削材料,因此研究钛合金的电火花加工具有重要意义。从钛合金电火花成型、钛合金电火花线切割和钛合金电火花强化三个方面综述钛合金电火花加工的技术特点及最新研究进展,并指出了钛合金电火花加工的发展方向,为钛合金电火花加工的深入研究提供参考。

基于响应面与狼群算法的电火花线切割加工性能与放电能耗建模及优化

结合电火花线切割加工绿色、精密、高效的发展趋势,提出面向加工性能与放电能耗的电火花线切割加工工艺建模与多目标优化方法。针对电火花线切割加工GH4169高温合金材料开展正交试验设计,以脉冲宽度、放电间隙、管数、加工限速为输入,以放电能耗EEV、表面粗糙度Ra和材料去除率MRR为输出,构建了电火花线切割加工性能与放电能耗多目标优化响应面模型,并采用改进的狼群算法对模型进行优化求解。优化结果与实验结果对比表明,Ra、EEV和MRR的平均误差均不高于10%,且随机优化实验结果优于75%以上的正交试验设计的实验结果,验证了优化模型及求解方法的有效性。

混气与混粉电火花加工机理的分析

分别介绍了混粉电火花加工和混气电火花加工的特点 ,以及关于混粉和混气电火花加工的机理解释 ,对这两种加工方法的机理进行了分析比较 ,从而得出两种加工方法侧重点不同的结论 ,即同普通电火花加工相比 ,混粉电火花加工易于降低表面粗糙度 。

基于灰色关联分析的纵扭超声辅助对电火花微孔加工影响评价

TC4钛合金是航空航天领域经常加工的材料,由于其难切削的特点通常使用电火花进行加工,但存在加工效率与废屑排除的问题。纵扭超声振动可以有效优化如上弊端,但目前没有严谨定量的科学分析证明纵扭超声辅助对电火花加工的优化程度。因此提出纵扭超声辅助电火花放电能量模型,阐明放电机制以及放电能量的影响因素;设置单因素试验和正交试验,通过显著性T检验探索纵扭超声振动对电火花加工的影响程度,通过建立灰色关联分析模型分析电参数的影响权重并选出最优参数组,最后通过打孔试验验证了选优结果的正确性。研究结果表明:峰值电流和脉冲宽度对加工效率和质量的影响较为明显,引入纵扭超声振动明显改善了电火花加工性能,最优峰值电流从2 A提升至3 A,脉冲宽度从125μs提升至150μs,材料去除率提升了83.8%,相对电极损耗率、孔锥度和表面粗糙度分别降低了33.7%、22.3%和16.4%。

电火花加工用磁悬浮驱动器控制系统

针对传统电火花加工时,主轴不能及时调整极间间隙导致加工效率低下的问题,提出了一种多自由度磁悬浮驱动器代替传统电火花主轴运动。分析了该磁悬浮驱动器的结构及原理并建立了磁悬浮驱动器的动力学模型,运用有限元仿真软件对该驱动器所产生的电磁力进行仿真分析,通过设计传统PID控制系统及模糊PID控制系统对磁悬浮驱动器的控制效果进行仿真与实验验证。结果表明,该磁悬浮驱动器具有较好的跟随特性和快速的响应速度及符合要求的电磁力,满足微细电火花加工要求。

羟基磷灰石混粉电火花铣削加工316L的效果研究

316L不锈钢是一种制作人体植入物的重要材料。经过调研提出一种羟基磷灰石混粉电火花铣削加工方式,通过因素和水平的变化探究羟基磷灰石混粉电火花铣削加工与混粉电火花成形加工两种加工工艺蚀除316L不锈钢的趋势与不同。试验结果发现,混粉电火花铣削加工能够提高材料去除率,降低电极损耗率、表面粗糙度和表面接触角。证明了该加工方式具有研究意义,并通过单因素试验进一步探究该加工方式正负极性下所呈现的不同加工特性及形成原因。极性试验结果显示,正极性加工能够实现更高的材料去除率,负极性加工则呈现更低的电极损耗率、表面粗糙度和表面接触角。

激光选区烧结制备铜齿轮电极及其电火花加工应用

针对利用铣削工艺制备电火花加工齿轮型腔的工具电极时存在制造柔性低和工艺流程复杂等问题,提出使用激光选区烧结(SLS)工艺制备铜齿轮电极。考虑到SLS制备的齿轮电极存在微观组织缺陷而导致其电导率较低,进而导致电火花加工性能较差的问题,通过热处理工艺来调节齿轮电极的电导率,并研究热处理参数对电导率及齿轮电极电火花加工性能的影响。结果表明:在不同参数热处理时,齿轮电极的电导率在9.51~33.8 mS/m范围内变化;在退火温度300℃、保温时间4 h时,可获得性能较好的齿轮电极,其TWR为0.002 4 mm^(3)/min、MRR为0.374 2 mm^(3)/min;与铣削加工的电极相比,SLS制备的齿轮电极,其MRR提升了31.53%。