GH4169短电弧铣削加工碎屑颗粒特性研究

作为放电加工的产物,碎屑颗粒不仅可以反映放电间隙的状态,而且有助于了解材料的蚀除机理;因此,碎屑颗粒一直是电火花加工(放电加工)领域的研究热点。作为一种新颖、高效的电火花加工方法,短电弧铣削加工存在着排屑不畅和频繁短路等问题。基于上述问题,以碎屑颗粒作为研究对象,研究了加工后碎屑颗粒的微观形态特征,从放电能量角度出发,进一步探讨了不同的工件极性、电极材料、电压、占空比和频率对碎屑颗粒粒径分布的影响,并进一步总结了碎屑颗粒粒径分布对加工质量的影响规律,为揭示材料侵蚀机制、改善间隙排屑性能和提高加工过程的稳定性提供了指导。

基于电参数的GH4099短电弧铣削加工工艺研究

短电弧铣削加工作为一种新的放电加工技术,本质上是一种热加工,其对镍基高温合金的加工具有很大优势。为探究短电弧铣削加工GH4099最优电参数工艺组合,创造性建立了GH4099短电弧铣削加工放电凹坑数值模拟模型,研究了电压、频率和占空比对放电凹坑形貌的影响规律,得出GH4099加工的最优电参数:30 V、1 kHz、60%,并通过设计实验,验证该参数加工下的工件材料去除率以及表面质量。这不仅可以实现GH4099材料的高效加工,而且能促进短电弧热加工理论的完善。

工艺参数对短电弧铣削7075加工性能影响的研究

航空铝合金7075强度高和材质轻等特点,使其在五金、航空、军事、汽车等领域得到了普遍应用。然而,在机械加工中存在变形和材料损耗大等问题,加工难度较大。短电弧铣削技术能实现其高效高质加工。为探究不同参数对其加工质量的影响,通过单因素短电弧实验,研究表明:主轴转速、脉冲频率与材料去除率、相对电极损耗率和表面粗糙度呈负相关,主轴转速500r/min存在最大去除率、电极损耗率和表面粗糙度。电压、占空比与材料去除率、电极损耗率和表面粗糙度整体呈正相关。电极损耗率与材料去除率和表面粗糙度正相关。

Ti-6Al-4V短电弧铣削加工热源的有限元分析

为确定短电弧铣削加工的热源,选取高斯热源和均匀热源,以Ti-6Al-4V为工件材料,分别建立两种热源下的三维短电弧单凹坑有限元仿真模型。开展单脉冲实验,分析采集的电压、电流波形;观看高速摄像机拍摄的照片;对比超景深拍摄的单个凹坑尺寸、三维形貌、轮廓曲线,得出高斯热源更适合短电弧铣削加工。并在确定热源的基础上截取三维凹坑的二维截面,证明所建立的高斯热源模型是可靠的,能比较准确地模拟短电弧铣削放电凹坑形成过程。

脉冲电源下GH4099的短电弧铣削加工实验研究

GH4099作为航天中常用的难加工材料,传统加工不能很好地满足其加工需求,选择短电弧铣。削加工对GH4099开展加工实验。为探索GH4099短电弧铣削加工的最优参数组合,设计正交实验,以材料去除率(MRR)、相对电极损耗率(RTWR)以及表面质量作为衡量指标,采集加工过程中的电压电流波形,拍摄加工完的工件表面超景深图、微观形貌图以及截面金相图,并用X射线能谱分析工件表面元素,得出在电压为30 V、占空比为50%、频率为2.6 kHz、电机转速为900 r/min、冲液压力为0.3 MPa时可以保证GH4099高效加工的同时,也能使加工过程具有较低的电极损耗以及获得较为理想的表面质量。

电极材料对直流短电弧铣削Ti2AlNb加工性能影响的实验研究

Ti2AlNb作为一种新型航空发动机关键材料,由于其高强度、刚度和蠕变抗力,使得它成为一种难加工材料。短电弧铣削(SEAM)是一种新型高效的放电加工方法,具有不受材料的硬度、强度和韧性制约等优点,已经成为难加工材料一种重要加工方法。文章以Ti2AlNb实验对象,采用钨铜和304不锈钢作为电极材料,使用直流电源研究了不同电压下SEAM的加工机理,分析了工件材料去除率(MRR)、表面粗糙度(Sa)、相对工具电极磨损率(RTWR)。此外,还对加工后Ti2AlNb的表面形态、元素分布和显微硬度进行了研究。实验结果表明,24V电压下,钨铜电极与304不锈钢电极相比,MRR最高,为1981mm^(3)/min;RTWR最低,相对电极损耗仅为0.82%。工件截面轮廓宽度尺寸绝对差异最小以及工件再铸层硬度接近母材硬度,有利于进一步加工。

镍基高温合金短电弧铣削加工性能与电极损耗规律研究

简述了短电弧切削加工技术中的新型铣削方法和短电弧数控铣削加工机床的加工原理。采用短电弧铣削加工方法加工镍基高温合金(GH4169),在不同电源放电参数下观察加工后工件的宏观组织、工件加工表面粗糙度、电极的损耗情况,测量工件显微硬度、观察加工波形图,初步得出在不同加工电源参数对加工工件表面质量的影响规律。实验表明:通过对加工后的工件宏观观察发现,工件表面粗糙度与放电占空比有关,结合采集到的放电波形可以总结出,占空比越大,表面粗糙度值越大;电压在小范围变化时电压对加工工件表面质量影响不大;离加工表面越近,显微硬度越高;电压越大,相对电极损耗比较小;通过调整电源参数可以得到满意的镍基高温合金(GH4169)的表面质量与较小的电极损耗。

短电弧铣削工具电极材料的放电性能研究

镍基高温合金（GH4169）高温下具有较好的热稳定性、屈服强度高、塑性好的特点,并有较好的焊接性能、较高的耐蚀性和抗氧化性能,在-196~700℃很宽的温度范围内组织性能稳定。用不同电源放电参数与不同电极材料进行实验加工,观察加工效率、工件表面粗糙度、电极损耗、工件表面完整性、工件表面显微结构、工件表面化学成分。实验表明：短电弧加工中,相同加工条件下工具电极的相对质量损耗为铝〉碳钢〉紫铜〉石墨;低电压加工时紫铜电极的损耗率是石墨电极损耗率的7倍,增大加工电压紫铜电极损耗比石墨电极损耗高15~20倍;短电弧铣削加工后,工件表面存在熔滴、凹坑、裂缝和再铸层;短电弧铣削加工中,工具电极材料中元素会向工件里渗透,工件上的元素会向工具电极渗透。

电极材料及极性对短电弧铣削镍基高温合金影响的研究

短电弧铣削加工过程中,不同工具电极材料对加工后的工件表面质量以及电极损耗有很大的影响,并且在加工时,正负极性的不同,也会导致工具电极损耗、加工效率有所变化。针对此现象展开深入的分析并进行实验探究。实验结果表明:钨铜合金作为工具电极材料进行加工时,工件表面质量以及电极损耗均比以石墨、紫铜作为工具电极材料进行加工时有显著改善;其次,在加工时采用正极性加工比负极性加工虽然表面质量略微有所降低,但工具电极损耗有明显的减小,且加工效率与之相比有显著的提高,通过对加工后的综合因素评定,可知短电弧铣削加工镍基高温合金(GH4169)时宜采用正极性加工。

黄铜电极对直流短电弧铣削Ti-6Al-4V的加工实验探究

短电弧铣削加工技术是一种针对难加工导电材料具有高效去除率的放电加工方法,但是由于脉冲电源输出功率的限制难以达到高效的目的。采用黄铜作为阴极刀具材料,对Ti-6Al-4V进行直流短电弧铣削加工实验,研究不同工艺参数(电压幅值、主轴转速及工作介质压力)下对加工过程中材料去除率(MRR)、相对电极损耗(TWR)、能耗(SEC)和表面粗糙度(Sa)的影响规律;并结合数据采集系统和高速摄像仪对加工过程中的电压电流数据和电弧形态进行分析,通过工件的微观形貌、能谱分析和硬度测试探索直流短电弧铣削的加工机理。实验表明:随着电压升高,MRR和Sa增加,MRR在电压为30 V时达到2906 mm^(3)/min,TWR和SEC随电压升高而降低;随工作介质压力增加,SEC增加,TWR和Sa降低,MRR在0.3 MPa时达到最大值;在主轴转速增加时,MRR、SEC和Sa增加,TWR呈降低趋势。

W-Cu电极材料的短电弧铣削加工性能试验研究

为掌握短电弧铣削加工工艺规律,应尽可能控制其加工效果,实现高效率、低损耗的目的,基于系统的工艺试验研究,选择W-Cu、石墨作为工具电极,开展不同电极材料对工作介质注入、蚀除物抛出、电能利用率影响规律的短电弧铣削工艺试验,获取各工艺参数对MRR、TWR、表面形貌和金相组织等评价指标的影响规律,并进一步解释其规律成因,发挥短电弧高效加工硬质合金的优势。

不同电极材料的短电弧铣削加工效率研究

短电弧铣削加工是一种新型的放电加工,它进一步提高了放电加工效率。论述了短电弧加工材料去除机制、去离子原则和热现象,分析了余热对材料去除率(MRR)的影响。研究了短电弧铣削加工效率的主要指标——MRR,在不同工具、工件电极的材料组合下,分析峰值电流、脉冲时间、脉冲间隔、进给速度、气压等工艺因素对MRR的影响规律。实验表明:不同电极材料组合的MRR存在差异;在大多数放电条件下,石墨电极和45碳钢工件获得较高的MRR,而紫铜电极和镍基高温合金GH4169工件获得较低的MRR。

不同工具电极材料对短电弧铣削加工GH4169的影响研究

在短电弧铣削过程中,电极材料直接影响工件表面质量、电极损耗及尺寸精度等。选取石墨、紫铜、碳钢、铝4种工具电极材料,在同一电参数下,通过实验分析4种电极材料对镍基高温合金GH4169工件的影响规律,包括表面宏观质量、极间电压-电流波形、电极放电性能、表面形貌、化学成分、显微硬度等,结果发现石墨电极材料更适合短电弧铣削加工。

短电弧铣削加工极间流场仿真与试验研究

为解决短电弧铣削加工过程中熔融电蚀产物排除不畅和工件端面烧蚀现象,利用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件对内充液作用下工作介质流场进行仿真研究.分析电极内直径、电极结构分别对加工过程中极间速度场、压力场分布规律,并试验验证了极间冲液效果.结果表明:电极内直径为6 mm时取得最大流速和速度梯度,提高了电蚀产物的排除速度和工件表面质量;中空和环孔配合电极提高了有效放电区域工作介质流速和加工稳定性,解决侧面进刀无有效工作介质注入极间而烧蚀工件表面的现象.

内外冲液组合式的短电弧铣削加工间隙流场仿真

为进一步改善短电弧铣削加工间隙排屑情况,采用内外冲液组合式,通过Fluent对其进行仿真分析,得到了流场压力、速度和蚀除颗粒分布规律。分析不同冲液方式、冲液压力和电极转速对极间间隙流场特性的影响规律,并进行单因素试验。以MRR、TWR为评价指标,找出短电弧铣削加工性能的最佳参数。

电极材料对GH4169短电弧铣削加工性能影响的实验研究

采用石墨、钨铜合金电极进行镍基高温合金GH4169短电弧铣削加工实验(SEAM),研究电极材料对短电弧铣削加工性能的影响规律,寻求加工性能最佳的工具电极。分析工件蚀除速率(MRR)、相对电极损耗比(TWR)与电极材料物理特性和放电参数间的相互影响关系。借助SUPRATM55VP扫描电镜观察工件表面形貌,HXD-1000TB视屏显示维氏显微硬度仪测定加工后工件显微硬度,研究工具电极材料对加工后工件表面完整性影响规律。实验结果表明:钨铜合金电极具有较好的放电加工性能,其工件蚀除速率比石墨提高22%,最小相对电极损耗不足1%,工件表面裂纹宽度和显微硬度较低,故钨铜合金电极是适合短电弧铣削加工的良好电极。

短电弧铣削加工圆柱电极边角损耗研究

在短电弧铣削加工时,利用ANSYS有限元仿真软件对以去离子水为工作介质的极间电场分布进行数值模拟,分析了空心圆柱电极边角损耗的原因,以及不同电压和铣削深度下的电场分布对边角损耗的影响,并通过实验进行验证。结果表明:由于尖端放电效应的存在,电极边缘快速被损耗,电极其他部位随极间距离的减小也逐渐被损耗;随着电压和铣削深度的增大,电极击穿介质放电的区域变大,加工效率提高,电极边角损耗增大。

短电弧铣削加工间隙的放电特性研究

针对短电弧铣削加工过程中出现的电弧响应速度慢、频繁短路、拉弧等与间隙放电特性有关的问题,采用对加工间隙进行放电波形采集、提取、分析以及对间隙放电状态进行分类的方法,进行间隙放电特性的研究。实验结果直观地反映了不同放电状态下间隙放电波形和加工效果的差异,为改善加工效果提供了参考。

基于直流电源的短电弧铣削加工性能研究

为了探究直流短电弧铣削加工性能,分别以管状镀铜石墨为工具电极,45钢作为工件材料,分析电压、电极转速、加工深度对电极损耗率、材料去除率(MRR)和表面质量的影响规律。试验结果表明:增大电压可以有效提高MRR,但会降低工件表面质量;提高电极转速不仅能够改善工件表面质量,同时还能获得较高MRR;加大铣削深度能够大大提高MRR,但切深过大会使铣削变得困难,当铣削速度不能满足进给率时,会出现撞刀现象,工具电极断裂从而产生台阶面,严重影响工件表面成型质量。

不同非电参数对短电弧铣削钛合金TC4加工性能影响研究

为了解决短电弧铣削加工(SEAM)极间熔融物易堆积而造成"二次放电"甚至短路现象,提高加工效率和表面质量,针对影响熔融物有效排除的非电参数冲液压力、工具电极转速和进给速度对钛合金TC4短电弧铣削加工的材料去除率(MRR)、工具电极损耗率(TWR)、表面微观形貌的影响规律进行研究。实验结果表明:冲液压力、工具电极转速和进给速度对材料去除率和工具电极损耗率都有显著影响,其中进给速度对工具电极损耗的影响出现了-4%和-71%的负增长现象,极间发生了电化学反应,产生的氧化膜对电极损耗有一定的补偿;通过适当提高冲液压力、工具电极转速和进给速度,可有效避免短路现象和减少工件表面微裂纹及冲蚀孔洞数量,有利于提高工件表面完整性。