超声辅助混粉电火花加工7Cr13Mo钢试验研究

目的 利用超声辅助混粉电火花加工(Ultrasonic-assisted Powder Electrical Discharge Machining,US-PMEDM)对7Cr13Mo钢进行表面改性研究。方法用US-PMEDM和传统电火花加工(Electrical Discharge Machining,EDM)对7Cr13Mo钢分别进行表面改性研究。采用扫描电子显微镜(SEM)对试样表面的表面形貌和重凝层进行分析,用TR200粗糙度测量仪和FM800型显微硬度仪分别测量加工试样的粗糙度和表面硬度。结果和常规电火花加工相比,US-PMEDM加工表面更加平整,裂纹减少。随着脉冲宽度的增加,放电凹坑变得大而浅,当脉冲宽度增加到120μs时,裂纹数量增加。随着峰值电流的增加,US-PMEDM重凝层的连续均匀性变差,但随着脉冲宽度的增加,重凝层更加致密、均匀,与基体结合良好,厚度增加到10.30μm以上。US-PMEDM加工表面粗糙度随脉冲宽度和峰值电流的增加均增加,与电火花加工相比,相同放电参数下,其表面粗糙度降低,最大降低40%左右。随着峰值电流的增加,US-PMEDM的显微硬度增加,随脉冲宽度的增加,其显微硬度先增加后降低。与电火花加工相比,US-PMEDM的显微硬度提高约50%。结论用超声辅助混粉电火花复合加工改善了放电环境,使表面质量和表面硬度均得到提高。

基于灰色关联分析的纵扭超声辅助对电火花微孔加工影响评价

TC4钛合金是航空航天领域经常加工的材料,由于其难切削的特点通常使用电火花进行加工,但存在加工效率与废屑排除的问题。纵扭超声振动可以有效优化如上弊端,但目前没有严谨定量的科学分析证明纵扭超声辅助对电火花加工的优化程度。因此提出纵扭超声辅助电火花放电能量模型,阐明放电机制以及放电能量的影响因素;设置单因素试验和正交试验,通过显著性T检验探索纵扭超声振动对电火花加工的影响程度,通过建立灰色关联分析模型分析电参数的影响权重并选出最优参数组,最后通过打孔试验验证了选优结果的正确性。研究结果表明:峰值电流和脉冲宽度对加工效率和质量的影响较为明显,引入纵扭超声振动明显改善了电火花加工性能,最优峰值电流从2 A提升至3 A,脉冲宽度从125μs提升至150μs,材料去除率提升了83.8%,相对电极损耗率、孔锥度和表面粗糙度分别降低了33.7%、22.3%和16.4%。

TiN陶瓷超声振动辅助混粉电火花加工实验平台设计

氮化钛陶瓷材料广泛应用于航空航天行业。由于传统机械加工氮化钛存在刀具损耗现象、常规电火花加工陶瓷材料的效率低,提出了超声振动辅助混粉电火花加工氮化钛的方法,并搭建实验平台验证其可行性。首先,利用ABAQUS有限元分析软件对超声振动系统进行模态分析,并利用振幅测量仪和阻抗分析仪对超声主轴进行性能测试;接着,利用Fluent流仿真软件对混粉颗粒循环系统进行油箱流场仿真分析;最后,分别采用超声振动辅助混粉电火花加工、普通电火花加工、超声振动辅助电火花加工及混粉电火花加工四种方式加工盲孔并进行对比试验。结果表明:超声振动辅助混粉电火花加工氧化钛的表面粗糙度最低、材料去除率最高、加工表面质量得到改善。

摇动辅助的混粉电火花深微小孔加工研究

提出了一种摇动辅助的混粉高速电火花加工深微小孔的方法,探究了不同混粉粒径、不同浓度混粉溶液条件下,摇动辅助对电火花加工深微孔时的孔入口与出口直径差、材料去除率、电极相对损耗率、表面粗糙度和重铸层厚度的影响。结果表明:与无摇动辅助的情况相比,摇动辅助加工减小了深微孔的入、出口直径差,显著降低了孔的锥度;同时增大了材料去除率、降低了电极相对损耗率;虽然表面粗糙度和重铸层厚度略微增大,但整体加工效果得到改善。

超声振动辅助混粉电解电火花加工工艺研究

提出了一种使用超声振动辅助混粉电解电火花铣削加工硬脆性非导电材料的方法。通过对高硼玻璃进行超声振动作用下的混粉电解电火花铣削加工实验,研究了超声振动对电解电火花铣削加工表面质量的影响规律。结果表明:采用超声振动辅助混粉电解电火花加工,可获得较好的表面质量。

工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明:随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。

超声磨料混粉电火花复合加工的研究

阐述了超声磨料混粉电火花复合加工基本原理和基本设备 ,在试验研究的基础上对加工参数进行详细的讨论 。

超声振动辅助混粉电火花表面强化粗糙度研究

进行超声振动辅助混粉电火花表面强化实验,分析超声振动辅助混粉电火花表面强化过程中各因素,例如脉宽、脉间、峰值电流、混粉浓度和超声振动振幅等对强化层表面粗糙度的影响规律,研究结果表明,各因素对强化层表面粗糙度影响规律明显,研究结果可以对超声振动辅助混粉电火花表面强化的工艺参数优化提供依据,对进一步的理论和实验研究具有一定的指导意义。

超声振动辅助混粉电火花表面强化试验研究

通过对超声振动辅助混粉电火花表面进行的强化试验,分析脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲峰值电流、混粉浓度和超声振动振幅等因素对强化层形成的影响规律,并对强化层性能进行研究。结果表明,超声振动辅助混粉电火花表面强化形成的强化层在硬度和耐磨性等方面得到明显提高,强化层厚度可达10μm左右,可有效提高强化处理表面的性能和使用寿命。

基于BP神经网络的超声磨料混粉电火花加工模型

由于超声磨料混粉电火花加工是一个复杂的过程,难于建立精确的加工理论模型。应用BP神经网络实现了超声磨料混粉电火花加工的模型建立,并通过该模型对超声磨料混粉电火花加工试验研究的零件表面粗糙度和加工速度进行了预测,预测结果与实际试验数据有较好的一致性,可用于指导实际超声磨料混粉电火花加工。

超声振动辅助混粉电火花放电表面强化实验研究

采用超声振动辅助混粉电火花放电表面强化技术进行了65Mn钢表面强化实验。研究了粉末浓度、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、超声振幅对工件表面强化层形貌和表面粗糙度的影响。研究表明,在低能量、低振幅和一定粉末浓度条件下,可使粉末渗入工件表面形成强化层。峰值电流过大会导致TiC粉末全部熔融,在超声振动作用下抛离工件表面,不能形成强化层。辅助超声振动可显著提高工件表面的耐磨性。

电极超声复合混粉电火花加工TC4试验研究

为了提高电火花加工TC4合金的加工效率、表面质量,在混粉电火花加工的基础上设计了一套工具电极超声振动装置。以工件去除率MRR和表面粗糙度Ra为工艺指标设计了Box-Behnken试验,应用响应面法建立了加工参数与工艺指标之间的二次回归模型,分析了加工参数对工艺指标的影响;通过对比试验,得出电极超声振动使混粉电火花加工去除率平均值提高了29%;粗糙度Ra值降低22%。对去除率及表面粗糙度进行了多指标优化,参数最优组合为:电极直径为4mm,峰值为20A,脉冲间隔为39μs,铝粉浓度为15.3(g·L^-1)。试验表明:在大脉冲环境下,电极超声混粉电火加工花仍能获得较好的表面质量。

电极超声振动复合混粉电火花加工试验研究

为了探究工具电极超声振动在混粉电火花加工中的作用,设计了一套可调谐振频率的工具电极超声振动装置。用TC4合金作为工件材料,工件去除率和表面粗糙度作为指标,分别实施了常规混粉电火花加工和超声混粉电火花加工正交试验,通过极差和方差对试验结果进行分析。结果表明,工具电极超声振动能加快粉末颗粒在加工间隙的流动性从而避免粉末颗粒沉积引起的短路和拉弧放电,提高了加工的稳定性,去除率比常规混粉电火花加工提高了30%,表面粗糙度也有所改善。

工件附加超声混粉电火花复合加工试验研究

为了探究在混粉电火花加工中,将超声施加于工件对加工效果的影响,在成型电火花机床的基础上自行设计了一套工件附加超声的混粉电火花加工装置。并对TC4钛合金分别使用普通混粉电火花和超声混粉电火花进行加工,利用正交试验法通过极差分析确定两种加工方式的最优参数,通过对比试验,综合分析两种加工方式的试验结果。研究表明,在混粉电火花加工TC4钛合金过程中,将超声附加在工件上,加工时间减少了10%,表面粗糙度减少了15%,研究结果为实现TC4钛合金高效高质量的加工提供了参考。

混粉电火花镜面加工技术的研究及进展

混粉电火花镜面加工技术能够显著改善加工表面粗糙度 ,提高表面质量 ,使电火花加工作为精密模具制造的最终工序成为可能。从混粉电火花镜面加工技术的机理性研究和工艺性研究两方面 ,详细论述了有关研究内容和研究进展 。

粉末颗粒在混粉电火花加工中作用机理研究

混粉电火花加工在小脉冲能量下可稳定进行,良好的加工效果主要归因于工作液煤油中粉末颗粒.从粉末颗粒在放电间隙中引起的电场畸变入手,运用W agner模型,分析计算了粉末颗粒对放电间隙和工作液复合介电系数的影响,结果表明放电间隙和工作液的复合介电系数均有所增大,但放电间隙的增大程度更高,于是得出了混粉电火花加工放电过程稳定性提高的根本原因,即混粉电火花加工时的极间等效电容较常规电火花加工时大大减小,对加工过程的影响程度减弱.相关的实验结果与分析计算值相一致,证明了理论分析的正确性.

混粉准干式电火花加工介质击穿机理研究

混粉准干式电火花加工以气、液、固三相流作为工作介质,能够有效改善气中加工短路率高、加工效率低的问题。以纯净气体介质的击穿理论为基础,对三相流工作介质的击穿机理进行理论分析,阐明固、液分散相的作用机制。建立混粉准干式电火花加工的极间电场强度表达式,给出三相流中加工的放电间隙计算式,从理论上证明分散相的加入使得混粉准干式电火花加工的放电间隙较气中加工大,指出放电间隙增大是加工效率提高的一个重要原因。进行压缩空气中和三相流介质中的放电加工对比试验。测得两种加工介质中的放电间隙值,试验证实三相流工作介质具有放电间隙增大效果。测得放电电压波形,证实气体连续相中固、液分散相的加入能够降低短路率,提高加工稳定性。

混粉电火花加工中极性效应的研究

为研究极性效应对混粉电火花加工的影响规律 ,采用钢对钢加工、铜对钢加工两种电极组合在添加硅粉的煤油工作液及普通煤油工作液中进行实验 ,并更换不同的极性 ,考察了两极材料的去除率和表面粗糙度 ,结果表明负极总能得到更高的材料去除率 ,而正极总能得到更低的表面粗糙度值。此现象可从两极表面能量密度差异的角度予以解释。

大面积混粉电火花加工机理探讨

论述了大面积混粉电火花加工的机理 ,分析了大面积混粉电火花加工能提高加工表面粗糙度的原因 ,指出放电蚀坑大儿浅 ,并且在加工表面分布均匀是大面积混粉电火花加工提高加工表面粗糙度的根本原因。通过在普通和混粉工作液中的大面积电火花加工实验对比 ,证明以上结论的正确性。

超声振动辅助电火花微孔加工研究进展

超声振动辅助电火花(UVE)微孔加工作为一种特种复合加工技术,是提高难加工材料微孔加工性能的有效途径之一。在UVE微孔加工中,根据超声振动作用形式不同,可分为电极振动、工件振动和工作液振动3种微孔加工方式。电极振动的UVE微孔加工中,超声频率一般为20~40kHz,超声振幅为5μm左右,材料去除率可提高40%~60%,可加工深径比最大接近30的微孔。工件振动的UVE微孔加工中,超声频率大多小于30kHz,超声振幅小于10μm,材料去除率可提高40%左右,微孔锥度降低30%左右。工作液振动的UVE微孔加工中,超声频率一般大于40kHz,超声振幅大于5μm,材料去除率最大可提高33倍,孔壁粗糙度可达Ra0.2μm。对3种类型的UVE微孔加工的研究成果进行了总结与分析,探讨了3种类型的UVE微孔加工机理以及存在的问题,对比了3种振动类型的UVE微孔加工特点以及适用范围,并对UVE微孔加工发展趋势进行了展望。