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。

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。

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。

短电弧铣削加工中电弧特性实验研究

为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。

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。

短电弧铣削加工极间工作介质流场研究

在短电弧放电铣削加工时,利用Fluent有限元流体仿真软件对工作介质内冲方式下极间流场进行仿真模拟,分析了工作介质压力、电极转速分别对短电弧铣削加工极间压力场、速度场分布规律的影响,并通过实验得到验证。结果表明:极间流场内的压力梯度、速度梯度随工作介质压力的增大而增大,加速了蚀除产物从加工间隙的排出,有效地提高了加工表面质量;电极转速的相对变化对极间流场内的压力场和速度场影响较小,对工件表面质量没有明显的改善。

蚀除颗粒对短电弧铣削加工放电状态影响研究

针对短电弧铣削加工工件表面质量低,形状精度差的问题,建立三维流场模型,对加工间隙流场进行仿真。分析了极间压力场、速度场对蚀除颗粒分布规律的影响,并模拟极间不同位置处颗粒的放电状态,通过单因素实验验证了仿真结果的正确性。研究表明:蚀除颗粒受间隙负压的影响,主要分布于电极中心孔及边缘附近,使局部电场集中,增大了铣削凹槽中间区域的放电凹坑数量及深度,通过增大冲液压力改变蚀除颗粒的分布状态,可明显提高工件表面质量和形状精度。

电参数对短电弧铣削加工性能影响的研究

短电弧铣削加工过程中,电参数对加工性能有着显著的影响,为了获得较好的工件表面质量、降低电极损耗以及提高加工效率,进行了电参数单因素实验研究,并对其进行分析。实验结果表明:相同加工条件下,随着占空比的增大,加工效率明显提升,但伴随着工件表面粗糙度值也相应变大;相对工具电极损耗与脉冲电压的变化息息相关,适当降低电压值可以减少电极损耗。

基于模糊PID短电弧铣削加工进给运动控制的研究

短电弧加工技术针对难加工材料方面具有非常大的优势,但是短电弧加工目前处于研究阶段,传统的控制方式无法解决较为复杂的问题,需要建立自适应的模糊控制器,将采集到的值进行比较,并将输出的值传递到伺服系统中,实现进给运动的控制。

7075铝合金短电弧铣削加工工艺试验研究

为了对短电弧铣削加工7075铝合金过程中的材料去除率(MRR)和相对电极损耗率(TWR)进行综合评价,通过数控短电弧铣削机床对电压、占空比和脉冲频率等工艺参数进行正交试验,并运用极差分析和方差分析相结合进行实验数据分析,该方法有效提高了实验结果的可靠性,最终获得优化的工艺参数.试验结果表明:得到的参数组合能够合理提高加工效率并有效降低电极损耗率.