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。

激光制造抗氢脆技术的研究进展及发展趋势

氢的密度和体积相对较小,易透过金属表面进入原子晶格。聚集在材料缺陷处的氢原子可再次结合成氢分子,而氢分子的聚集可产生巨大氢压,进而形成氢致裂纹,出现氢脆现象,阻碍各类金属材料在氢能储运中的广泛应用,危害服役件安全。抗氢脆是材料工程领域的重大课题之一,激光制造技术在抗氢脆方面已展现出一定应用潜力。对多种激光制造技术如激光喷丸强化、激光表面硬化、激光熔覆、激光表面熔化、选择性激光熔化、激光焊接、激光表面退火等在抗氢脆制造中的应用情况进行了综述,重点分析这些技术在富氢环境中如何影响材料的微观结构和机械性能,讨论其在应用中的挑战和瓶颈,并展望其在提高金属材料抗氢脆能力方面的发展趋势。

冷等离子体和微量润滑复合微铣削铝锂合金的表面性能研究

铝锂合金的延展性造成材料对刀具的粘附,会导致毛刺和积屑瘤等问题产生。为此,采用冷等离子体和微量润滑复合微铣削的方法加工铝锂合金,研究了工件的表面性能,并与单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法进行了对比。结果表明冷等离子体不仅改善了纳米流体在工件表面的浸润性,而且提高了材料的去除效率;相比于单纯的干式、冷等离子体和微量润滑方法,冷等离子体和微量润滑复合条件下的微铣削力分别降低了52.9%、42.9%和17.5%,而三维表面粗糙度Sa分别降低了67.3%、44.8%和33.3%。

生物水凝胶激光加工工艺及体外生物相容性研究

针对生物水凝胶增材制造无法实现精细结构打印的问题,采用激光加工对SA水凝胶和GelMA水凝胶进行实验,通过激光切割、激光雕刻等探究了激光加工生物水凝胶的机制及各参数对激光加工效果的影响,通过细胞增殖实验分析HUVECs细胞在激光加工的水凝胶上的生长情况。实验表明,激光功率、进给速度等参数对于激光加工水凝胶的深度和表面质量有较大影响,细胞能够在激光加工的水凝胶上正常增殖,这可为生物医学相关应用提供有益的指导。

表面超声滚压处理对TC4钛合金表面粗糙度的影响

为提高TC4钛合金叶片性能,对其进行表面超声滚压处理,分析了主轴转速、进给速度、静压力、滚压次数四个因素对表面粗糙度的影响,并通过正交试验优化参数。结果表明,主轴转速、进给速度对表面粗糙度的影响显著,通过水平分析,筛选出最优方案为主轴转速400 r/min、进给速度0.1 mm/r、静载荷490 N、滚压次数3次。表面超声滚压是一种有效的TC4钛合金表面质量提升工艺,筛选的最佳工艺方案可将表面粗糙度由Ra0.8μm降低至Ra0.079μm,摩擦系数降为一半,耐磨性显著提升,证明该工艺方案在TC4钛合金叶片使用寿命提高方面具有一定的参考意义。

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。

超声辅助铣削钛合金工艺研究

由于钛合金的可加工性较差,采用传统机械加工技术难以实现高精度加工。超声加工通过对工具头施加振动来改善加工效果,将其引入钛合金加工可提高钛合金的加工性能。为提高钛合金的加工性能,分别以侧面铣削和端面铣削两种形式开展了超声辅助铣削钛合金工艺试验,探究了不同切削参数与切削形式的旋转超声加工对钛合金铣削加工的影响,并测量加工过程的切削力、加工后的工件表面粗糙度及其表面微观结构。结果表明:在侧面铣削时,超声辅助可减少加工过程中的振动、降低切削力及提高工件表面质量;在端面铣削时,超声辅助会降低加工过程的切削力,但在加工中由于超声振动作用于工件表面形成了微织构,虽然提高了工件表面形貌的均匀性,却也增大了工件的表面粗糙度值。

2023年我国电加工机床行业经营情况分析

根据我国电加工机床行业重点企业的统计数据,介绍了2023年电加工机床行业的总体经营情况和出口情况;通过近四年的分季度销售情况对比,分析了2023年的市场变化与特点;通过各类电加工机床的销售量和销售额占比解析了市场需求,并对行业发展提出了期望。

同轴兆声辅助射流电解加工工艺研究

针对电解加工的杂散问题,提出了同轴兆声辅助射流电解加工方法,利用该方法对304不锈钢的电解加工过程进行理论分析与实验研究。分析结果表明,兆声辅助不仅能增强电解液流速,使阳极被加工区域的电解液不断更新,还能促进反应气体排出,从而提高电解加工精度与加工效率。研究结果表明,固定电解液流量0.9 L/min、电解电压50 V时,22 W兆声功率下的电解圆形凹坑的深径比为0.173,相比无兆声下提高12.34%,同时也进一步提升了沟槽刻蚀深宽比,验证了兆声辅助射流电解的有效性。

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%。

基于叶片三维模型的气膜冷却孔自动化电火花加工

基于UG NX软件的涡轮叶片三维模型,研究了一套气膜冷却孔加工信息自动化提取方法和实现算法,集成了气膜冷却孔孔轴偏角与加工点位的自动提取、不同坐标系的适应性配准、叶片位姿调整偏角与变换坐标值的自动输出、分层获取扩散孔结构与圆直孔深度信息、自动补偿工具电极半径与放电间隙、优化扫描加工轨迹等功能,实现了电火花扫描加工扩散孔与电火花高速穿孔加工圆直孔的组合工艺自动化加工过程,并通过实验验证了该方法及其实现算法的实用性。

TiAl合金在高电位流动电解液中的庞加莱截面分析

TiAl合金在高电位电化学溶解过程中的电流密度时间序列呈现出明显的高维混沌行为,相空间重构已不能直观地展示系统的具体形态,针对此问题采用庞加莱截面、差分庞加莱截面及分布熵定量表征TiAl合金在不同压力电解液中的高电位溶解电流密度时间序列的非线性行为特征。研究表明:差分庞加莱截面由于其去趋势化作用能更直观地反映合金电流密度的局部波动,局部波动越大散点越分散,说明合金发生非均匀溶解,局部波动越小散点越聚集,说明合金发生均匀溶解。结合分布熵运算结果可知,TiAl合金高电位电化学溶解系统在电解液压力为0.4 MPa时最稳定,合金发生均匀稳定溶解。

镀铬层表面微坑阵列PDMS掩膜电解加工研究

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为掩膜的微细电解加工能高效地加工出群微坑阵列,从而改善表面摩擦学性能,提高零件使用寿命,但因电场边缘效应,得到的微坑阵列尺寸均匀性较差。针对这一现象,采用厚层PDMS模板并利用高压静液进行掩膜电解加工,探究工艺参数对铬层表面的微坑阵列尺寸与加工精度的影响,并在耐磨的镀铬层表面进行加工以进一步验证铬层表面摩擦学性能,分析微坑尺寸对镀铬层表面摩擦性能的影响。结果表明,在占空比100%、直流电压30 V、加工时间30 s时,可加工出平均直径和深度分别为106.23μm和15.33μm的微坑阵列,在此基础上探究加工的减磨效果,发现不同直径的微坑阵列均在5μm的深度时达到最佳减磨效果。

钛合金表面椭圆微坑阵列模板电解加工试验研究

针对离子推进器织构化流道高效精密加工需求,开展TC4钛合金表面椭圆形微坑阵列模板电解加工试验研究。通过电场有限元仿真,发现随着加工进行,微坑逐渐由矩形变为椭圆并最终变为近似圆形,而且微坑在椭圆短轴方向上增量要大于长轴方向。通过设计一种辅助支撑压紧装置以抑制非加工表面杂散腐蚀,研究了加工时间、占空比对微坑尺寸的影响。研究表明,在加工电压30 V、频率2 kHz、时间60 s、占空比8%的优选参数下,可以实现椭圆形微坑阵列的高效高一致性加工,得到的平均深度为98.04μm,长轴和短轴平均宽度分别为198.25μm和186.84μm。

表面织构电解加工技术研究进展

表面织构在能源、光学、电子、信息技术、生物和摩擦学等领域具有重要应用,其加工工艺是制造技术研究的重要内容。由于所加工表面织构具有无毛刺、翻边等优点,电解加工成为表面织构的重要制造技术方法和技术研究热点,故详细介绍了五种典型表面织构电解加工技术在方法创新、材料去除机制、加工过程建模及加工工艺等方面的研究进展,给出了电解加工表面织构的典型结构和材料,指出提高加工效率和加工自动化程度是未来表面织构电解加工技术的发展趋势。

超磁致伸缩旋转超声加工系统研究进展

旋转超声加工是集传统旋转机加工方式和超声振动于一体的新型特种加工方法,在加工硬脆材料时具有切削力小、切削效率高、工件表面质量高、刀具寿命增长等优势。超磁致伸缩旋转超声加工系统具有相同功率条件下伸缩系数大、能量密度高等优点,在大功率、大振幅研究方面的前景广阔,是目前广受关注的一种新型旋转超声系统。因此,总结了超磁致伸缩旋转超声加工系统的核心功能部件和关键设计技术,综述了当下的超磁致伸缩旋转超声加工系统振幅控制研究现状,并展望其未来发展趋势。

电加工机床安全国际标准解读

ISO 28881:2022是电加工机床安全领域的现行国际标准,主要规定了相关设备的安全要求和防护措施。为促进我国电加工机床产业更好地与国际接轨,对该国际标准进行了解读,在帮助相关单位了解国际标准的同时,引导其开展采标验证和风险评估等工作,不断提升国产电加工机床的安全与防护水平。与我国早期编制的相关安全技术标准相比,ISO 28881:2022在电磁兼容、防火、噪声及有害物质等方面的技术要求更规范、检验方法更科学,我国电加工机床制造企业应当积极探索国际标准的先进技术,从而减少技术性贸易壁垒,更好地适应国际贸易的需要。

基于生物三维打印的体外药筛模型构建

以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细胞特异性蛋白的表达,在功能上与空白对照组及二维细胞组进行对比。结果表明,相较于空白组及二维细胞培养组,打印完成的体外药筛模型弹性模量稳定,内部形成适合细胞生长的多孔结构,证明具有较好的生物相容性与结构稳定性,对于胰岛素分子的筛选中有着显著优势。

液浮粉末床激光增材制造过程温度研究

在激光粉末床增材制造技术中,由于激光的高功率密度和粉末床的低导热性,生产的成形件内存在由快速交变的温度梯度导致的残余应力。使用液浮技术,即用熔融的金属锡代替下层粉末,可实现降低成形件应力和细化晶粒的效果。在考虑温度相关物性参数,对熔池进行简化的条件下,对有液浮情况建立瞬态介观模型,与粉末床情况下进行对比。结果表明:液浮情况下降低温度梯度,可使冷却速度加快约10%。在液浮成形件组织中发现平均尺寸5μm的晶粒,明显小于传统LPBF技术获得组织,验证了冷却速度计算结果。

基于GA-SVM的超声切削力预测模型研究

Nomex蜂窝材料是难加工材料,选择合适的加工方法和加工参数对于控制切削力和提高加工质量非常重要,开展了超声辅助切削Nomex蜂窝材料的三维有限元仿真,对前期的超声切削Nomex蜂窝材料加工试验进行分析,针对影响切削力的加工参数设计正交试验,构建基于支持向量机(SVM)的超声切割切削力预测模型,提出一种遗传算法(GA)优化参数方法,设定该模型的最终真实值与预测值的相对误差在0~3.55%范围内且R^(2)=0.9966,选取4组不同于正交试验表的加工参数进行验证。结果表明,该方法有效可行,对选择合适的加工参数、减小切削力具有积极意义。