影响脉冲电化学抛光加工质量的因素研究

在实验研究的基础上 ,分析了脉冲电化学抛光加工的机理 ,提出的影响脉冲电化学抛光加工的主要因素 。

拨动杆高精度异形孔的整修-挤光加工

拨动杆是某新产品上的传力件，采用5mm厚的35CrMo材料制成，生产批量中等。由于要承受较大的交变应力，零件需进行热处理，硬度为220～250HBW，其局部结构如图1所示，由于产品结构的需要，零件上有一精度较高的异形孔。

提高工件质量、降低加工费用的最佳途径——滚光加工

在当今大力讲究降低生产成本、提高生产效率的环境下，每一位经营者都在思考用什么样的加工方法在传统的加工设备上加工精密零件而不提高成本。滚压、滚光加工便是能够大量节省二次装夹时间，降低加工费用，同时也能有效提高被加工工件精度的一种最有效的方式。

滚压光加工是替代磨削和珩磨的一项选择

滚压光加工是一种无切屑成形加工工艺,采用这种方法是为了获得高成形精度和高耐磨性工件的已加工表面。它的最大优点在于可替代诸如磨削或珩磨等费事费钱的精加工工艺方法。滚压光加工可以实现前道工序有较大公差时的加工,同时工具不需要特殊的夹紧装置。

电化学砂带光整工艺在曲轴抛光加工中的应用

电化学光整加工是机械加工中一种重要的方法。文章利用电化学砂带光整加工技术,设置抛光加工曲轴的主要工艺参数,对加工设备进行选择,设计了一套电化学复合光整加工试验方案,并对实验结果进行了说明,结果表明该加工方案可以降低曲轴的表面粗糙度,达到一定加工精度的要求。

脉冲电化学光整加工中表面形貌变化试验

探究脉冲电化学光整(PECF)加工过程中表面形貌变化特性及其工艺能力。在能实现表面良好加工效果的参数范围内,对304不锈钢车削与磨削表面进行脉冲电化学光整加工,通过对加工前后表面微观形貌变化规律的对比分析,研究脉冲电化学光整加工工艺对不同表面的整平能力。试验结果表明:脉冲电化学光整加工车削和磨削表面所能获得的最终表面粗糙度大体相当,加工后两种表面粗糙度Ra、R_(z)和R_(sm)值处于同一量级,分别达到0.09、0.7、50μm左右。表面微观形貌趋于一致,表面完整性良好,表面特征指标不具有显著差异性。脉冲电化学光整加工车削和磨削表面的形貌变化过程有所差别,车削表面存在由原始表面形貌向脉冲电化学光整加工表面形貌转变的一段中间过程,磨削表面形貌则在短时间内迅速转变为脉冲电化学光整加工表面形貌。对原始表面较为粗糙的零件或者难以采用磨削加工的薄壁件,PECF加工是一种具有实际应用价值的加工方式,且对于一些具有特殊要求的功能性表面形貌,车削后进行PECF加工可能成为一种新的加工方法。

水平强制振动光整加工对TC4钛合金表面完整性参数的影响

为探究水平强制振动光整加工对TC4钛合金试件表面完整性的影响,设计单因素实验分析主要工艺参数对表面粗糙度、显微硬度、表面残余应力、接触角的影响,得到较优工艺参数组合;分析较优参数下试件加工前后表面形貌、显微组织及表面晶格变化。研究结果表明:颗粒直径是影响表面粗糙度、显微硬度及残余应力的主要因素。随着颗粒直径的增大,表面粗糙度下降率先提高后降低,显微硬度和残余压应力增大;随着振幅、频率的增大,表面粗糙度下降率提高,显微硬度和残余压应力增大。加工后试件表面粗糙度Ra、Rq、Rz、Rt、RSm最大下降率分别为65.0%、62.2%、45.2%、42.0%和73.7%;显微硬度从320.8HV 0.1增大至363.9HV 0.1;表面残余压应力从-420.38 MPa变化为-621.25 MPa;表面波峰被去除,表层形成了致密层,晶粒组织得到了细化;衍射峰发生了偏移,并引入了数值更大的残余压应力。

选区激光熔化TC4钛合金表面磁力光整加工的表面质量

为了研究磁力光整加工工艺对SLM制备的TC4钛合金表面完整性的影响,采用响应曲面法对钛合金试样进行三因素三水平的响应曲面分析试验。首先使用数控成形磨床对SLM制备的TC4钛合金试样进行磨削加工,磨削加工将钛合金试样表面粗糙度从6μm(SLM成形后)下降到约0.6μm,使带有球状体和凹坑等缺陷的粗糙表面演化为有划痕和孔隙的细表面。然后在不同的磁力光整加工工艺参数下,利用XK7136C数控铣床改造的磁力光整加工系统,采用雾化法制备的新型Al_(2)O_(3)/铁基球形磁性磨料对钛合金试样进行磁力光整加工,分析加工后钛合金试样的粗糙度、表面形貌以及残余应力,并确定最佳工艺参数。结果表明:当磁力光整加工工艺参数分别为主轴转速1 000.00 r/min,加工间隙1.50 mm,进给速度15.00 mm/min时,磁力光整加工效果最好,钛合金试样表面粗糙度由初始的0.6μm降低到0.065μm,试样表面均匀,划痕和表面缺陷被有效去除,达到接近镜面效果。试样表面的残余应力由最初的拉应力+297.4MPa转变为压应力-237.8MPa。利用磨削加工和磁力光整加工技术对SLM制备的TC4钛合金试样进行光整加工,可有效改善工件表面完整性,提高工件表面质量。

航空用不锈钢磨粒流光整加工表面完整性研究

为研究磨粒流光整加工不锈钢闭式整体叶环的表面完整性,通过对电火花制备的不锈钢试样进行加工时间、加工压强及磨料目数的单因素试验,研究3个因素对加工后表面完整性的影响。结果表明:表面粗糙度Ra随着加工时间的增加而降低,从初始时的1.459μm降至60 min时的0.193μm,降低速率越来越慢,最后趋于稳定。磨粒流加工有效去除了加工表面再铸层。显微硬度在加工后明显降低,由450~950 HV降至270~350 HV且分布均匀性得到改善。显微硬度随着加工时间的增加整体上呈降低趋势,并出现了一定的加工硬化现象。在使用不同目数的磨料进行磨粒流加工后,残余应力由拉应力变为压应力。随着加工时间和加工压强的增加,试样表面越平整,抛光效果越好。

容器尺寸对叶片竖直强制振动光整加工效果的影响

为实现航发叶片的均匀一致性高效光整,探究竖直强制振动光整加工工艺中容器尺寸对叶片加工效果的影响。以正四棱柱容器的高度、宽度、长度作为变量,基于离散元法,对不同尺寸参数下颗粒介质对叶片表面的力学行为及加工效果进行分析,确定较优的容器尺寸参数,并通过接触力测试分析和加工试验验证模拟的有效性。结果表明:叶片安装位置相对不变时,容器尺寸直接影响叶片的加工效果;容器高度对叶片加工效果影响程度最为明显,随着容器高度的增加,叶片表面所受法向力增大,叶片与颗粒介质间的相对速度增大,加工效率变高,加工均匀性变好;随着容器宽度的增加,加工效率先提高后降低,均匀性逐渐变差;随着容器长度的增加,加工效率降低,均匀性变好;当容器的高度为300 mm、宽度为120 mm、长度为200 mm时,加工效果较优;采用该工艺参数对试件加工后,表面粗糙度由0.645μm下降至0.246μm,表面轮廓相对平整,铣削痕迹明显去除。研究成果可为滚磨光整加工中容器尺寸的优选提供数据支持。

航空零部件的金属增材制造光整加工技术研究进展

增材制造具有无需模具直接制造、材料利用率高,且对于结构复杂程度不受限制等优点,广泛应用于复杂化、轻量化的航空金属零部件一体化制造。但由于增材制造成形的零部件存在较高的表面粗糙度、复杂的残余应力分布以及难以消除的孔隙缺陷,严重制约了其在工业上的大规模应用。针对高使役性能航空零部件存在的表面完整性问题,概述了金属增材制造的原理及特点,总结了金属增材制造技术在航空领域的国内外应用现状,分析了金属增材制造零部件在批量生产与实际应用过程中所面临的困难与挑战。从加工机理、加工效果、应用范围等角度,重点阐述了化学、电化学、磨粒流、滚磨、激光等光整加工技术在航空金属增材制造领域的加工适应性,并对比分析了不同光整加工技术的优缺点,探讨了多种组合技术的多能场耦合协同效应,研究内容涵盖钛合金、不锈钢、铝合金、铜合金等材料,涉及管类、格栅、点阵、薄壁、曲面、复杂型腔等零部件结构特征。最后,针对航空金属增材制造光整加工领域的未来研究方向及关键技术作出思考与展望。

电化学光整加工极间间隙的介观几何结构多场耦合基础研究

针对电化学光整加工过程中工件的加工质量稳定性较差的问题,为提高工件的加工质量,主要以工件的表面微观几何形貌为研究对象,通过COMSOL Multiphysics仿真软件,建立了多物理场仿真模型。分别研究工件在不同加工状态下,工件的表面介观形貌变化、电流场和流场的分布特性和规律,并对加工机理的影响进行了分析。然后借助两相流-水平集法,建立气液两相流模型,分析了气泡的形成和变化过程对流场速度分布的影响。结果表明:电流的分布与工件的表面介观几何结构具有相关性,其分布的特点可提高工件的加工质量;阳极表面尖峰附近的空腔形成的漩涡有利于改善流场的缺液现象,同时在一定程度上对钝化膜进行了水力加工;气泡的变化会影响周围电解液的流速分布,造成流场速度不均。通过研究多物理场对电化学光整加工的影响机理,分析各个场的基本特性进而提高光整加工过程中工件的加工质量稳定性。

磁力光整加工SLM Inconel625合金的工艺优化

激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备的Inconel625合金存在表面质量较差的问题,采用磁力光加工技术(Magnetic Abrasive Finishing,MAF)提高成形侧表面的表面质量。通过主轴改造后的XK7136C数控铣床作为加工平台,采用雾化快凝法制备的CBN/Fe基球形磁性磨料对SLM Inconel625合金进行磁力光整试验研究。基于响应曲面法,经磁力光整后样件的表面粗糙度值(Ra)为响应值,对主轴转速、进给速率和加工间隙进行优化。在主轴转速1200 r/min,进给速度13 mm/min,加工间隙2.2 mm的条件下研磨40 min,试验结果表明:样件的表面粗糙度值由初始的0.700μm下降至0.043μm,磁力光整加工后样件表面不规则凸起和划痕均被去除,表面质量得到极大的改善。

脉冲电化学光整加工工艺的基础实验研究

在分析研究脉冲电化学光整加工原理的基础之上,结合实际进行了实验设计。该实验采用非线性电解液和脉冲电流进行加工,取得了较好的加工效果,验证了脉冲电化学加工的优越性和可行性。

脉冲电化学光整加工的机理及影响因素

论述脉冲电化学光整加工特点 ,研究脉冲电化学光整加工机理 ,根据光整加工原理进行实验设计。根据实验得到的优选数据进行加工 ,有效地降低了表面粗糙度 3～ 5级 ,达到了光整加工目的。结合实验从理论上分析了影响脉冲电化学光整加工的加工间隙、脉冲电流、流场、电解液的压力和流速以及其它工艺参数等因素。

结构化表面软性磨粒流精密光整加工方法及其磨粒流动力学数值分析

提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对约束流道内壁面的微力微量切削,从而克服光整加工工具难以接触结构化表面的困难,完成对结构化表面的无工具化精密光整加工。基于液固两相流体耦合理论,建立面向结构化表面精密加工的约束流道内液固两相磨粒流动力学模型,利用标准k-ε湍流模型和离散相模型相结合的求解方法,以环形截面约束流道为研究对象,选择不同的约束模块配合参数,对流道内压力/速度分布及湍流动能进行数值分析研究,通过该数值分析方法,可以观察约束流道进口压力、入口与出口截面尺寸的相对变化等工艺参数对湍流形态的影响,为研究软性磨粒流湍流形态调控的基本规律和磨粒流特性提供一种理论工具。

流体磨料光整加工理论与技术的发展

20世纪60年代发明的挤压磨料流技术在机械零件去毛刺、抛光等光整加工领域产生了重要的影响,特别是自20世纪80年代引入我国之后,国内的科研人员进行了大量的理论研究与应用实践,不断涌现出新的以流体磨料为工具的光整加工技术。从流体磨料的材料去除机理、加工参数对性能优化的影响及应用中存在的均匀性问题及辅助控制技术三个方面综述流体磨料加工过程中的流动特性、去除机理及加工仿真等理论成果,总结近50年来传统黏弹性挤压磨料流技术及近年来针对于松散低黏度流体磨料的光整加工新技术,分析流体磨料加工的研究手段与方法,为今后进行深入的流体磨料光整加工研究,探索在诸如航空叶轮和叶盘等高性能复杂曲面零件高质量抛光中的应用提供了借鉴的方向。

磨料流光整加工性研究

对磨料特性及其加工性进行了系统的研究 ,实验结果表明 :在低速范围内 ,流动指数较小的磨料加工效果较好 .磨料粘度及磨粒含量增加 ,均能提高加工效果 ,但流动性变差 .磨粒粒度增大也可提高加工效果 ,其选择应取决于初始表面粗糙度值 .

非传统光整加工技术研究

不同工艺方法加工的工件具有不同的表面特征和精度特性.一些非传统光整加工工艺可提高零件表面质量和精度,进而提高零件的使用性能和寿命.非传统光整加工和传统光整加工工艺相比具有独特的优越性.工艺方法的研究与创新将促进先进制造技术进步和发展.