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。

超高强度钢超声振动光整加工性能试验研究

超声振动光整加工可有效提高工件强度、耐疲劳性以及耐腐蚀性,进而延长被加工零件使用寿命。针对飞机典型难加工材料30CrMnSiNi2A超高强度钢试样实施超声振动光整加工,通过对试样开展表面残余应力、显微硬度、拉伸试验、疲劳试验等试验分析,验证了经超声振动光整加工后试件的表层残余应力状态有较明显的改善、组织更细密、疲劳性能提升,进而为满足新一代飞机对机体结构提出的长寿命的设计指标提供了新的制备工艺方案。

9Cr18轴承钢超声振动光整加工性能试验研究

针对飞机典型难加工材料9Cr18轴承钢试样实施超声振动光整加工,通过开展表面残余应力、显微硬度、室温拉伸性能、疲劳性能、显微组织测试,探究超声振动光整加工对飞机典型难加工材料切削性能和结构疲劳寿命的影响,进而为满足新一代飞机对机体结构提出的长寿命的设计指标提供了新的制备工艺方案。

约束式磨料流光整加工方法及其加工特性的实验研究

采用传统磨削工艺对电梯曳引轮槽进行加工时,较难进行微量均匀的磨削力控制,以及进行仿形光整加工,为此提出了一种约束式磨料流光整加工方法,对磨料流的加工特性进行了理论建模、仿真分析和加工实验研究。首先,分析了约束式磨料流光整加工原理,并基于欧拉多相流理论及标准k-ε双方程模型,构建了磨料流动力学模型;然后,计算研究了约束流道内磨料流动力学特性,得到了工件表面流体动压及磨料压力随关键工艺参数的变化规律;最后,搭建了约束式磨料流光整加工实验平台,以球墨铸铁作为工件材料,开展了光整加工对比实验,对模拟计算及加工方法进行了验证。研究结果表明:约束空间内的磨料压力及动压达到最大值,是有效光整加工区域;在15°~75°范围内,约束空间入口角度越小,磨料压力分布越均匀,流体动压越剧烈;随着约束空间高度的减小,无量纲化材料去除率呈指数级增大,加工效率更高。

超声铣削光整加工下刀具钢激光涂层性能分析

刀具钢表面激光涂层的加工一直是制造领域的关键问题之一。为了对激光涂层实现更优光整强化效果,采用超声铣削方法处理激光涂层,并进行了性能试验测试。研究结果表明,提高进给量后,在超声波作用下铣削表面粗糙度先减小后增大,表面残余应力和硬度先增加后减小;随着铣削压强的增加,试样表面粗糙度都呈现出由小逐渐增大变化,表面残余应力和硬度先增加后减小。确定最优参数工艺:进给量为0.12 mm,在削压强0.09 MPa。该研究有助于提高刀具表面质量,为后续的先进制造奠定一定的基础。

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。

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。

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。

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。

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。

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。