介质电导率对钛合金电火花加工性能的影响研究

研究了水介质电导率对钛合金的电火花加工效率、电极相对损耗率和表面粗糙度的影响。试验结果表明,随着电导率增大,击穿电压不断减小,放电间隙和漏电流不断增大。电导率增长初期,放电间隙的增大将使加工效率上升,但随着消耗于放电通道和电解上的能量增多,加工效率有所下降;电极相对损耗率和表面粗糙度值都随着电导率的增长呈上升趋势。水介质存在一个最佳电导率69μs/cm,使钛合金电火花加工综合效果最优。

介质氧化特性对钛合金电火花加工电极损耗的影响研究

研究了工作介质的氧化特性对钛合金电火花加工电极绝对损耗、相对损耗率及电极表面微观形貌的影响规律。结果表明,具有氧化特性的工作介质可在加工过程中使电极氧化,并在电极表面形成一层氧化保护膜,减小带电粒子对基体的轰击,从而降低电极绝对损耗;介质的氧化特性也会对钛合金电火花加工效率和排屑产生影响,使电极相对损耗率呈先减小、后增长、再趋于稳定的趋势;极间氧气增多能增大放电爆炸力,使电极表面微裂纹和气孔数量增多;工作介质存在一个最佳氧化性能,可使钛合金加工的电极损耗达到最佳状态。

混气电火花加工气泡形成机理及实验研究

为了研究混气电火花加工中微气泡的形成机理,建立了微气泡数学模型。分析发现,微气泡的大小与气泡内外的压力差有关,压力越大,气泡直径越小。选择不同的混气压力进行了对比试验,结果表明:极间混入气体后改变了原有的放电状态,加工效率略有降低,电极绝对损耗变小,表面粗糙度值下降;随着混气压力的增加,放电间隙减小,增大了电蚀产物从极间排出的难度,加工效率继续降低,电极损耗基本不变,表面粗糙度值略有下降。

水中钛合金电火花加工的辅助电流抑制杂散腐蚀研究

提出了水中钛合金电火花加工辅助电流抑制杂散腐蚀的加工方法,利用辅助电源施加阴极电流的方式使金属界面呈负电性并达到足够负的电极电位以抑制杂散腐蚀的发生。研究了杂散腐蚀的产生机理和辅助电流对杂散腐蚀的抑制机理,对添加辅助电流前后钛合金表面进行了电场仿真分析、实验验证、表面形貌及组份分析。结果表明:采用辅助电流的方式能有效地消除水中钛合金电火花加工中存在的杂散腐蚀。

阶梯孔数控电解镗孔加工的阴极设计及试验研究

采用数控电解镗孔的方法,解决了进口小、内腔大、深径比较大的阶梯内孔的加工难题。根据阶梯孔的结构特点,设计了不同数量的螺旋形出液口、不同旋转角和不同分流块锥度的阴极,应用FLUENT分析了各流场的优劣,得出24°锥角、360°旋转角、双螺旋出液口阴极满足设计要求的结论。通过正交试验研究了加工参数对去除量和加工间隙的影响规律,根据试验结果确定了阴极主要尺寸,并通过修正阴极锥度解决了阶梯孔壁厚不均的问题。采用此方法加工的阶梯孔内孔误差小、加工面质量好,满足生产要求。

大切深数控电解铣削加工阴极设计及试验研究

难加工材料整体叶轮广泛应用于航空领域,采用传统切削加工存在刀具磨损快、加工效率低等问题。本文针对某型号复杂整体叶轮,提出大切深五轴数控电解铣削预加工方法。通过设计锥形螺旋刃阴极,分析不同旋转角下单、双螺旋刃出口流场分布,得到旋转角720°的单螺旋刃阴极出口压力和流速分布均匀。同时开展大切深数控电解铣削加工试验,结果表明:在选取的工艺参数范围内,加工平衡间隙和进给速度随着加工电压升高而增大;较低的电解液温度有利于实现小间隙加工,可显著提高加工精度;主轴转速达到1500 r/min后对加工速度影响较小。得到大切深数控电解铣削整体叶轮加工叶片,一次最大切深可达65 mm,余量误差控制在0.5 mm范围之内,提高了整体叶轮加工效率。

五轴数控电解开槽加工整体涡轮盘的工艺试验研究

为解决整体涡轮盘机械加工效率低的问题,提出利用简单锥形回转体工具对某型号整体叶轮进行五轴数控电解开槽加工。首先分析了五轴数控电解加工的基本原理,建立加工模型,通过模拟加工电场分布,预测加工过程可能出现问题。再根据叶片几何形状和电解液流场优化分析结果,设计合理的数控电解加工用阴极工具,通过试验分析电压、阴极工具转速、电解液压力、温度等主要因素对加工结果的影响规律。最后基于自动数控编程软件编译合理的数控代码,采用优化的参数组合成功加工出多个整体涡轮盘叶片。满足了实际生产要求。

水包油型乳化液钛合金TC4电火花加工特性研究

为解决钛合金在煤油介质中电火花加工效率低及在蒸馏水介质中加工表面质量差的问题，提出利用乳化剂将煤油和蒸馏水超声振动后形成水包油型乳化液作为工作介质的加工方法。分别以煤油、水包油型乳化液和蒸馏水为工作介质，对钛合金 TC4进行放电加工试验，从加工效率、电极相对损耗率和表面质量三个方面，对比研究了不同工作介质中钛合金电火花加工的特性。试验结果表明：水包油型乳化液中的加工效率是煤油中加工效率的两倍左右，工件表面粗糙度值Ra比蒸馏水中的Ra 值减小了15%~20%，加工后工件表面微裂纹较少，表面较平整，但其电极相对损耗率高。

放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工基础研究

提出一种新加工方法——放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工(简称间歇烧蚀加工)。利用极间金属材料在高压氧气间歇通入阶段产生剧烈烧蚀并将蚀除产物吹离加工区域这一特性来实现材料的高效蚀除及较低电极相对损耗率的目的,且在氧气关闭阶段进行常规电火花加工以对表面进行修整,保证了加工表面精度及质量。与火花油、水中传统加工和持续烧蚀加工的试验对比表明:在相同电参数下,间歇烧蚀加工的材料去除率较传统火花油中的电火花加工提高了4.28倍,相对电极损耗率降低了72%。通过放电波形分析了间歇烧蚀的加工机理,并基于电极对的表面微观形貌和成分分析对其加工特点进行了研究。

电解磨削加工方法研究现状

电解磨削作为一种电化学复合加工方法,广泛应用于难加工材料和复杂型腔零件的加工。对目前研究较多的几种电解磨削加工方法的相关工艺、理论、控制方法及应用情况的研究进展做了系统介绍,指出伺服控制是电解磨削的发展趋势。

钛合金TC4放电加工电极损耗研究

针对钛合金TC4在火花油中放电加工电极损耗大的问题,以蒸馏水和火花油为工作介质,进行了钛合金TC4的放电加工试验,分析比较了两者的电极绝对损耗量和相对损耗率的差异,并从加工波形和加工后电极的表面微观形貌及主要成分等几个方面研究了电极损耗机制。结果表明:蒸馏水的绝缘性较差,而流动性和冷却性好,消电离较充分,改善了极间状态,加工稳定,使加工效率大大提高;另外加工过程中产生的少量氧化钛和从工件飞溅的蚀除产物附着在电极表面,形成覆盖层,有效抑制了电极损耗。其电极绝对损耗与火花油加工时相差不大但相对损耗却大大降低。

工作介质粘度对钛合金电火花加工的影响研究

通过分析工作介质的粘度对电火花加工时电蚀产物的抛出量、抛出力及工作介质传热性能的影响,研究了钛合金电火花加工的加工效率、电极相对损耗率和表面粗糙度Ra值随介质粘度的变化规律。结果表明:粘度增大能在一定程度上提高加工效率,但粘度过大反而使加工效率下降;电极相对损耗率和表面粗糙度Ra值均随粘度增大而上升;粘度越大的介质传热性能越差,使工件表面不会因快速冷却而产生大量微裂纹。

放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工试验研究

提出了放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工方法,通过试验研究了电参数和非电参数对加工的影响。结果表明:该加工方法适合采用正极性加工;材料蚀除率受脉宽、脉间、低压电流、气体通断时间等参数的影响较大,受液位高度和电极壁厚的影响较小;电极损耗率受上述参数的影响均较小,且保持在极低的水平。通过优化参数选取,与常规水中加工实验对比表明:放电诱导可控烧蚀及电火花修整成形加工的材料蚀除率是常规水中不通氧加工的8.81倍,而电极相对损耗率只有其25.5%。

钛合金TC4不同介质放电加工蚀除机理研究

为研究钛合金TC4在蒸馏水和火花油中放电加工时材料蚀除机理的差异,在相同条件下进行钛合金TC4放电加工试验,分别对放电波形、极性效应、表面微观形貌及加工表面主要成分等进行了对比分析。结果表明:蒸馏水的冷却性和流动性较好,可很好地进行极间冷却并进行消电离,放电能量较大时加工依然很稳定,大大提高了加工效率;相对而言,火花油的冷却性和流动性较差,且易析碳,频繁发生拉弧、二次放电和短路等现象,脉冲利用率低,加工效率较低。蒸馏水中工件表面产生的氧化钛熔点较火花油中形成的碳化钛低,更易于蚀除,因此蒸馏水中可获得更高的材料去除率。

金刚石磨头电火花车削修整技术研究

工具的精确设计和修整是电解加工的研究难点之一。由于特殊的制造工艺,铜基烧结金刚石磨头存在较大的圆跳动误差。为减小圆跳动误差,需对金刚石磨头进行修整。为此,提出了一种新的修整方法——电火花车削修整技术。利用该技术,可将金刚石磨头的圆跳动误差修整到0.003 mm。利用已修整的金刚石磨头和未修整的金刚石磨头分别对304不锈钢进行电解磨削,通过宏观和微观对比发现,采用电火花车削修整的磨头磨削精度高,加工误差小,且加工表面均匀,表面粗糙度值低、质量好。

电解复合加工研究进展

电解复合加工作为电解加工一个重要分支,广泛应用于各种难加工导电材料和非导电材料。对目前国内外研究较多的电解电火花、电解机械、超声电解、激光电解四种电解复合加工方法的理论、工艺、应用背景以及最新研究进展做了较详细的分析和介绍,指出高效、高精度加工将是电解复合加工的研究重点。

电火花诱导可控烧蚀放电铣削实验研究

提出了一种电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工方法,在中空管状电极中间歇通入氧气,在氧气通入阶段电火花引燃金属,利用金属燃烧产生的化学能进行烧蚀加工,氧气关闭阶段进行常规电火花铣削修整,保证表面加工质量与精度。通过实验研究了极性、脉冲宽度、脉冲间隔、低压电流、氧气压力和供氧间隔等工艺规准对电火花诱导可控烧蚀放电铣削加工材料蚀除率和电极相对损耗率的影响。结果表明:该加工方式适合采用正极性加工;电极相对损耗率保持较低的水平;进行粗加工时,应适当增加氧气通入时间,以增加材料蚀除率;进行精整加工时,则应减少氧气通入时间,增加电火花放电时间,以提高表面质量与精度。

电火花诱导可控烧蚀加工不对称蚀除现象研究

为了研究电火花诱导可控烧蚀加工出现的工件蚀除率高,电极相对损耗低的不对称蚀除特点,本文进行了试验研究,包括放电极性和氧气压力2个因素.结果表明:在电火花诱导可控烧蚀加工中,电火花放电使得两极能量分配不均,并在两极形成不同量的金属活化区;通入的氧气与活化区金属发生反应,释放的热能又大大加剧了这种不均衡现象,最终表现为这种不对称蚀除现象;烧蚀加工中的放电过程为氧气中的电火花放电,其蚀除材料以电子轰击作用为主;使用正极性加工对提高工件材料蚀除率,降低电极相对损耗率有重要的作用;一定的氧气压力对这种不对称效应也有促进作用.

振动辅助电解车削加工技术研究

为提高电解车削材料去除率和改善加工表面质量,提出了振动辅助电解车削加工方法。采用阴极机械振动的方式使得加工间隙呈周期性变化状态,改善电解车削加工性能。进行了添加振动辅助前后的对比验证试验,研究了相关参数对振动辅助电解车削加工影响。结果表明:振动辅助电解加工能明显改善极间状态,提高材料去除率以及减小加工表面粗糙度值;材料去除率和表面粗糙度随着振动频率、加工电压、占空比、加工间隙和电解液温度呈规律性变化。

小孔径内壁螺旋形结构电解加工试验研究

以小孔内壁为加工对象,设计螺旋型刃阴极,研究电解加工小孔径内壁螺旋形结构成形规律。分析了小孔径内壁螺旋槽电解加工成形基本理论,设计并制作了螺旋形阴极;基于ANSYS软件进行电场仿真,分析不同加工间隙和电压时的电场分布情况;利用FLUENT软件分析不同初始加工间隙时的流场分布情况,通过流场分析优化了阴极结构,解决了由于存在涡流现象导致加工质量差的问题;通过正交试验分析各参数对加工结果的影响规律。采用优化参数加工所得螺旋槽最大深度为0.672 mm,误差为0.017 mm,表明数控电解加工小孔径内壁螺旋形结构切实可行。