短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性研究

针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且电弧放电能量大会引起排屑不畅、短路、二次放电问题。针对上述问题,对短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性展开研究。从间隙流场角度出发,研究了不同进给速度以及不同加工深度下间隙流场的运动特性,并设计实验验证仿真结果。结果表明:在一定范围内,短电弧-电解复合加工进给速度越快,极间介质平均运动速度越快,颗粒分布越均匀,排屑效果越好,因此通过增加进给速度可以促进排屑,提高短电弧-电解复合加工的稳定性。

旋转超声电解复合加工小孔流场仿真

为解决电解加工深小孔中电解液难以进入加工区和电解产物难以排出的问题,构建了内喷式旋转超声电解复合加工装置,进行了电解加工、旋转电解加工和旋转超声电解复合加工小孔的对比试验。试验结果表明,阴极旋转能明显提高孔的圆度,旋转超声电解复合加工具有最大的平均加工电流,所加工孔的直径、深度都为三者中最大,表明其材料去除率是最大的。在此基础上,利用有限元ANSYS CFX软件,建立了气液两相流三维气穴模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动对电解加工流场、电场的影响。仿真结果表明:阴极旋转使得气泡在阴极表面聚集,不利于气泡的排出,阴极振动加速了电解液的运动,有利于气泡的排出,因此具有最大的材料去除率。

超声电解复合加工装置的振动系统优化设计

为设计精密超声电解复合加工深小孔装置的振动系统,设计了1/2波长超声振动系统和以局部共振理论为指导的工具系统。基于波动方程,分别建立1/4波长超声换能器和变幅杆的解析模型,得到换能器和变幅杆的结构尺寸。借助有限元分析软件ANSYS对理论设计的变幅杆和超声振动系统进行动力学分析、压电分析和优化设计,得到了变幅杆和超声振动系统的优化模型。分析结果表明,有限元法对变幅杆和超声振动系统的设计制作具有指导意义,缩短了设计周期,降低了设计成本,所设计的超声振动系统具有良好的性能。

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。

硬脆金属的超声电解复合加工研究

硬脆金属材料采用普通切削加工相当困难。本文对硬脆金属材料进行了超声电解复合加工工艺试验与研究 ,该复合加工方法使加工速度、精度及表面质量较单一工艺有显著改善。

工艺参数对电火花电解复合加工过程的影响规律

采用电火花电解(EDM/ECM)复合加工方法进行割缝加工时,加工效率和割缝宽度作为评价复合加工割缝的两个重要指标,但在实际加工过程中往往难以同时达到要求。使用自行研制的水包油工作液,利用单因素法探究电火花电解复合加工时工艺参数(电流、脉冲宽度、脉冲间隙、电极盘转速)对复合加工效果的影响规律,并通过正交实验分析不同工艺参数对电火花电解复合加工的影响程度,确定最佳工艺参数组合。最终通过正交试验,综合考虑加工效率及缝宽这两个评价指标选择缝宽最优1(A1B1C3D1),即确定工艺参数组合电流40A,脉冲间隙10μs,电极盘转速400r/min,脉冲宽度44μs为水包油工作液复合加工的最优参数。

旋转超声电解复合加工三维流场仿真

单因素试验表明在相同加工条件下旋转超声电解复合加工小孔效率优于旋转电解加工小孔,为研究阴极旋转和高频振动对旋转超声电解复合加工流场的影响,基于有限元ANSYS CFX软件建立了旋转超声电解复合加工流场仿真模型,分析了阴极旋转和阴极高频振动下加工间隙内的流场变化。分析结果表明:阴极旋转使得电解液绕流,对电解液速度、压力影响较小,而阴极高频振动使得加工区发生抽吸,加速了电解液的流动,使得加工区内电解液压力波动变化,有利于电解液的更新与电解产物的排出。

水溶性电火花电解复合加工工作液的制备及其对割缝效果的影响

割缝筛管是机械防砂的重要设备,试验采用电火花电解复合加工的新方法对割缝筛管进行加工。针对传统的水基工作液加工效率低,而常用的煤油闪点低,安全性差等缺点,试验研制了一种新型电火花电解复合加工水溶性工作液。采用正交试验确定最佳基础工作液,并添加爆破剂蔗糖、电解质等,研究对复合加工的影响规律,并与机油加工的效果进行对比。结果表明,在温度为30℃的条件下,纯水、聚乙二醇400及三乙醇胺的比例为m(水)∶m(聚)∶m(三)=11∶11∶3时,基础工作液10%(质量分数)稀释液性能最优。在其基础上加入35g蔗糖,1g NaNO3和0.25gNaCl可以得到最佳的加工效果。与机油加工工作液相比表面粗糙度减小,加工效率降低且缝宽有所增加,清洁性与安全性提高。

基于MINITAB的旋转超声电解复合加工微小深孔试验研究

为解决电解加工微小深孔中电解液难以进入加工区及电解产物难以排除的问题,搭建了内喷式旋转超声电解复合加工试验装置,并基于MINITAB开展了微小深孔侧面间隙的试验研究。试验结果表明,加工电压、阴极裸露长度、进给速度和阴极转速对侧面间隙影响显著,且前两者对侧面间隙产生负效应,后两者对侧面间隙产生正效应,加工电压*进给速度、加工电压*阴极转速、加工电压*阴极裸露长度、进给速度*阴极转速对侧面间隙的交互作用显著,并得到了侧面间隙的数学回归模型,试验值与回归模型的相对误差为8.18%。在此基础上对模型进行优化,进行了响应曲面试验,并通过试验进行验证。优化结果表明,试验值与优化模型值相对误差为4.96%。通过控制阴极伸出长度能有效地减小加工孔的锥度,理论上可以将孔的锥度减小至零。所加工的微小深孔直径为4.007mm,深为67.5mm,加工电流稳定。

电火花电解复合加工工作液浓度对电极损耗的影响研究

针对电火花电解复合加工的电极损耗问题,以模具钢为加工对象开展了电火花电解复合加工实验。分析了在不同极性和电极材料条件下,工作液浓度对电极相对损耗、电极形状变化规律及加工精度的影响。结果表明:合理控制工作液浓度能降低电极相对损耗及减小电极形状变化。

电火花电解复合加工工作液的制备及其对割缝效果的影响

割缝筛管是石油开采行业中常用的防砂设备,采用电火花电解复合加工方法对割缝筛管进行加工。针对目前复合加工使用的油基工作液存在安全性差、成本高及纯水基工作液存在加工效率不理想等缺点,以20号机油、纯净水、司班80、平平加A-20、蔗糖等为原料研制了一种新型电火花电解复合加工工作液,研究了该水包油型工作液对电火花电解复合加工效率、割缝宽度和表面粗糙度的影响,并与机油加工效果进行了对比。结果表明:复配乳化剂的HLB值为8,且在温度为45℃条件下,当水、油、乳化剂的比例为3.1∶2∶1.4时,可获得均一稳定的乳化液;当电参数不变时,加入14g蔗糖、1gNaNO_3和0.25gNaCl可确保高效、窄缝的加工效果;与机油加工相比,加工效率提高且表面粗糙度值减小,安全性、清洁性提高,但缝宽有所增大。

微小孔电火花电解复合加工关键技术研究

针对发动机关键零件精密群小孔加工中易形成的再铸层和微裂纹问题,进行了电火花电解复合加工研究。筛选复合加工工作液,优化复合加工电压,采用侧壁绝缘电极及软质导向器,使电火花加工在去除工件材料方面发挥主导作用,电解效应在提高表面质量、降低重熔层方面发挥辅助作用,以达到电火花加工-电解效应综合平衡。

超声电解复合加工深小孔装置与试验研究

论述了国内外超声电解复合加工技术的研究进展,对超声电解复合加工深小孔技术进行了研究,研制了超声电解复合加工装置,通过初步试验,分析了各因素对超声电解复合加工深小孔的影响,为今后的研究提供了基础。

基于CFX的旋转超声电解复合加工三维流场仿真模型

为研究阴极旋转和高频振动对旋转超声电解复合加工流场的影响,文章利用有限元ANSYS CFX,建立了旋转超声电解复合加工孔类零件的流场仿真模型,分别分析了阴极旋转和阴极高频振动下加工间隙内的流场变化。分析结果表明,两种运动都能加速电解液的流动,有利于气泡的排出,且高频振动效果优于阴极旋转的效果,但过高的转速和振幅会造成气泡在阴极表面聚集,反而影响旋转超声电解复合加工,这为后续旋转超声电解复合加工技术研究提供了基础。

硬质合金的超声电解复合加工试验研究

硬质合金材料采用普通切削加工相当困难。试验结果表明,超声电解复合加工和单一的超声加工、电解加工比较可显著提高其加工速度、加工精度及表明质量。

超声电解复合加工振动系统动力学分析与试验

本文结合超声振动理论,采用ANSYS对变幅杆进行模态分析和谐响应分析,获得共振频率、位移节点和放大系数等重要参数;对超声振动系统中的变幅杆和工具头进行了分析,经试验验证了变幅杆的振幅放大系数及不同变幅杆对加工速度的影响;最后,通过超声复合加工试验,验证了超声电解复合加工的加工效率高、精度高、表面质量更好。超声振动系统是超声电解复合加工装备的关键组成部分,本文结合超声振动理论,采用ANSYS对变幅杆进行模态分析和谐响应分析。

低盐溶液电火花-电解复合加工微小方孔试验

综合电火花加工快速蚀除材料与电解加工溶解重铸层的优势,提出了在低电导率的NaNO3溶液中使用电极逐层往复式铣削加工微小方孔的电火花-电解复合加工方法,并研究了电解液浓度、电压和电容参数对微小方孔加工质量的影响。结果表明:电解液浓度与加工电压对微小方孔加工质量影响较大,电容影响相对较小。选用最优加工参数在100μm厚的321不锈钢片上加工微小方孔,得到的方孔加工质量好、侧壁表面无重铸层,且工具电极相对损耗仅0.05%。

电火花-电解复合加工的低电极损耗机理研究

微小孔电火花-电解复合高速制孔加工过程中,因电火花放电而导致的工具电极快速损耗,严重影响了微小孔的加工精度。针对该问题,研究基于溅射补偿的低电极损耗电火花-电解复合加工机理,通过实验验证采用中性盐浓液可促进溅射补偿速率、降低工具电极损耗,从而有效改善微小孔加工精度。通过电火花高速穿孔加工和电火花-电解复合高速制孔加工的对比实验发现,当采用中性盐浓液作为工作液时,工具电极端部工件材料成分含量比电火花高速穿孔加工多了7.34%,工具电极的损耗减少了14.7%。此外,优化实验表明,采用工作液电导率为10 mS/cm,脉冲宽度为15μs,脉冲间隔为38μs,峰值电流为8 A的工艺参数组合,可高效促进溅射层的形成,且工具电极损耗率低。

激光电解复合加工电解液循环控制系统研究

为解决金属材料微结构的高精度、高效率和高质量的微细加工问题,提出了一种激光电解复合加工新方法.分析了激光电解复合加工电解液流体的冷却效应以及气液两相流的影响原理.设计了基于激光电解复合加工的电解液循环控制系统,分析了控制系统原理,搭建了控制系统硬件结构,并对其软件系统进行详细设计.系统通过柱塞液压泵和电动调节阀对电解液增压并控制其流量,通过温度传感器和离子选择电极检测数据,实时控制电动调节阀、加热器等元件的启闭,实现电解液循环控制系统的自动控制.

电火花电解复合加工最佳电参数的选择

本文采用正交试验设计方法对电火花电解复合加工工艺进行实验研究,用二次模型和指数模型(转化为线性模型)相结合获得了数学模型,用优化方法对最佳工艺指标进行预测,效果令人满意。