基于移动热源的电火花线切割电蚀坑重叠建模研究

为研究预测电火花线切割多次放电后工件的材料去除量和表面粗糙度,运用有限元软件ANSYS进行了温度场仿真,对仿真结果进行后处理并建立单个电蚀坑的几何模型;运用LabVIEW软件,在实验过程中采集得到放电点数据,将放电点数据导入UGNX平台,结合单个电蚀坑模型,得到电蚀坑模型相对于工件的实际分布,该方法为预测工件的材料去除量和表面粗糙度提供了新的思路。

单脉冲气中电火花线切割电蚀坑形貌仿真分析

为研究气中电火花线切割加工机制,建立Cr12Mo V模具钢温度场的数学模型。基于ABAQUS软件对单脉冲放电过程中Cr12Mo V模具钢的温度场进行仿真分析,得出Cr12Mo V模具钢的温度场分布规律,测量出不同峰值电流和脉冲宽度下工件表面电蚀坑的半径和深度并进行了修正,进而计算出电蚀坑的体积。获得了单脉冲放电后工件表面电蚀坑半径、深度、体积以及深径比随峰值电流与脉冲宽度的变化规律,进而预测出电火花线切割加工效率与工件的表面质量。

喷雾电火花铣削加工的能量分配与材料蚀除模型

针对喷雾电火花铣削加工(Electrical discharge milling,ED-milling)建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型,并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外,通过试验得到不同放电参数下的电蚀坑半径,并对蚀坑半径随脉宽和电流变化的规律采用最小二乘法进行拟合作为等离子体扩张方程。基于材料蚀除的热-流耦合二维模型,应用仿真-试验比对的方法得到雾中电火花铣削加工时放电能量在正极的分配系数近似为0.29,负极分配系数约为0.025。根据相关加工参数及所建立的模型,对喷雾电火花加工的电蚀坑尺寸进行计算并与试验测量结果进行对比,两者误差约在8%,证明该模型是可信的。通过对比试验和分析结果,可知喷雾电火花铣削加工中放电通道中的能量分配在阳极的比例远大于阴极,从而揭示了在雾中电火花加工中工件接正极时材料去除率更高的原因。通过所建立的阴、阳极的蚀除模型,用于对喷雾电火花加工的材料去除率、表面粗糙度等进行推导和预测,从而优化工艺参数并减少加工成本。此外,所建立的模型可进一步扩展应用到液中、气中等多种电火花加工(Electrical discharge machining,EDM)中,并为EDM加工机理的研究提供了一种可行的方法。

磁场对电火花放电通道的影响研究

放电过程中的横向静磁场可使带电粒子受到洛伦兹力而改变运动轨迹,造成工件上放电点的位置变化,进而引起电蚀坑形貌的变化。利用理论方法推算出磁场作用下的电子运动轨迹,得到工件上放电点的理论偏移值,并通过实验证明洛伦兹力改变了放电点的位置。结果表明:部分电蚀坑出现明显的拉长型畸变,放电点沿洛伦兹力方向移动,放电通道在洛伦兹力与工作液阻力的作用下逐渐发生偏移。电蚀坑被拉长后其深度会变浅,大而浅的电蚀坑将有助于提高电火花加工的表面质量。

内冲液电火花加工弧柱运动的观测研究

对内冲液条件下电火花加工放电弧柱的运动行为特征进行观测研究,间接观测了不同电流和脉宽条件下单脉冲放电产生的电蚀坑参数,并通过用高速摄像机直接观测了弧柱的运动情况。结果表明:冲液流速、峰值电流和脉冲宽度都会影响电弧柱的移动距离;在固定的脉宽和冲液流速条件下,弧柱的移动距离在某个峰值电流时达到最大。

高硅铝合金电火花加工过程的温度场仿真研究

热流产生的温度场是影响材料蚀除的最主要因素。为了研究高硅铝合金电火花加工过程中,极间电压、放电电流和脉冲宽度对温度场分布的影响规律,通过ANSYS软件对温度场进行仿真研究,进一步结合改进的球缺计算公式分析极间电压、放电电流和脉冲宽度与电加工蚀坑的深度、半径及体积的关系。通过仿真和分析得知,极间电压、放电电流和脉冲宽度均与温升存在正相关的关系,其中电流的影响作用较突出。仿真结论为研究高硅铝合金的电火花加工机理提供一定的理论指导,也可作为实际的电火花加工参数的选择参考。

轴瓦表面巴氏合金失效的原因分析

在各种重载、高速、低速的滑动轴承中,因润滑油膜失稳而导致巴氏合金材料发生烧瓦和失效的情况十分普遍。通过对某失效轴瓦表面巴氏合金进行表面油膜分析、表面裂纹形貌观察、化学成分检查、截面金相组织检查、元素能谱分析等,发现巴氏合金表面的积碳导致轴瓦表面的巴氏合金受力不均匀,在摩擦力作用下巴氏合金表面能发生塑性流动,形成宏观所见的摩擦痕迹,并于硬度较低且存在焊接缺陷的巴氏合金补焊区域发生开裂,并沿层深方向进行扩展;同时,巴氏合金表面油膜中高含量的Na+与水形成的酸性溶液,使得巴氏合金发生电化学腐蚀,形成腐蚀坑.