TC4钛合金混粉电火花表面改性研究

目的通过混粉电火花加工方法,分别使用紫铜和石墨作为工具电极,获得综合性能较好的TC4钛合金表面。方法利用手持式TR200粗糙度仪对工件表面的粗糙度进行测量,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪对工件组织形貌和物相结构进行分析,用FM800型显微硬度计对工件表面进行显微硬度测量。结果在相同电参数下,紫铜电极加工的工件较石墨电极加工的工件表面粗糙度要低,硬度也相对低。当I=4.5A、tON=30?s时,紫铜电极加工的工件表面平均粗糙度值Ra=2.223?m,表面硬度约为600HV;石墨电极加工的工件表面平均粗糙度值Ra=2.796?m,表面硬度约为700HV。当I=9 A、tON=30?s时,紫铜电极加工的工件表面平均粗糙度值Ra=2.748?m,表面硬度约为650HV;石墨电极加工的工件表面平均粗糙度值Ra=3.705?m,表面硬度约为750HV。结论在不同电极条件下混粉电火花加工后,TC4钛合金工件表面都达到了强化的效果。

复合电极-混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金的研究

目的采用混粉电火花加工技术,使用超声电沉积制备的Cu-Si C复合电极加工TC4钛合金,在工作液中混入碳粉进行表面改性,以获取性能优异的加工表面。方法利用Cu-Si C复合电极和Cu电极对TC4钛合金进行成型加工。用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后工件的表面形貌和熔凝层断面形貌,并用TR200粗糙度仪测量其表面不同位置的粗糙度值。用硬度仪测量工件熔凝层的显微硬度,用X射线衍射仪对材料强化层进行物相分析。并对电极损耗进行对比分析。结果 Cu电极加工的TC4钛合金表面凹坑深且面积大,熔凝层疏松,粘合性较差。Cu-Si C复合电极加工的TC4钛合金表面放电痕迹大,深度统一,电蚀产物少,熔凝层致密好。利用X射线衍射仪、硬度测量仪和粗糙度仪对试样测量分析显示,Cu-Si C复合电极加工后,表面生成的Ti C峰相高,耐磨性好,表层显微硬度较大,约为基体的6倍,表面平均粗糙度值Ra=2.825μm。复合电极损耗比铜电极损耗降低了18%。结论两种电极加工后,TC4钛合金表面均得到改善,且使用超声电沉积Cu-Si C复合电极加工后的表面质量更好。

混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金表面强化研究

以石墨为工具电极,在精密电火花成型机床上进行混粉电火花加工,对Ti-6Al-4V钛合金表面进行强化处理。利用TR200手持式粗糙度仪对传统电火花加工和混粉电火花加工的表面进行粗糙度的测量,并利用SEM、XRD等研究混粉电火花加工参数对加工表面层的影响。在MMU-10G型摩擦磨损试验机上对基体表面、普通电火花加工工件及磁力搅拌混粉电火花加工工件表面进行摩擦磨损试验。磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面的粗糙度降低且随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,提高了工件表面质量。随着峰值电流和脉冲宽度的增大强化层越均匀、致密性越好且强化层越厚。工件表面还生成了TiC硬质合金相使工件表面耐磨性得到提高,工件表面性能显著改善。混粉电火花加工后工件表面得到强化。

超声振动对电火花加工效果的影响

为提高电火花加工效果,提出了工件复合水平超声振动电火花复合加工。通过正交实验对普通电火花加工和复合超声振动的电火花加工进行对比。采用扫描电子显微镜(SEM)对加工后的表面形貌进行分析,用TR200粗糙度仪对工件表面粗糙度进行测量分析。结果表明,附加超声振动后,工件表面形貌发生了变化,电蚀坑大而浅,表面裂纹数量减少,表面粗糙度整体降低了10%左右,加工速度提高了13%以上。

低温冷却工具电极电火花加工研究

以高温镍基合金Inconel718为加工材料,利用液氮蒸发气与空气混合形成低温冷却气体对电火花工具电极进行冷却,以降低电火花工具损耗。以冷却温度为变量进行电火花加工研究。利用粗糙度测量仪TR200和扫描电镜Quanta250对工件表面粗糙度和表面形貌进行分析。结果表明:当脉冲作用时间较短时(脉冲宽度90μs),在相同电参数下,低温冷却电火花加工可降低加工工件的表面粗糙度,在0℃时的表面粗糙度最低,比普通电火花加工的低3.7%~9.5%;随着冷却温度的降低,表面粗糙度会有所增加。电极损耗随着冷却温度的降低而降低,冷却温度在-60℃时的电极损耗比0℃的降低了40%以上。当电参数较小时,低温冷却电火花加工后的工件表面形成微裂纹且裂纹密度随冷却温度的降低而增加。在一定参数下,低温冷却工具电极对降低工件表面粗糙度和工具电极损耗效果显著,某些情况下可能会增加表面的微裂纹。