单脉冲超声辅助电火花加工温度场仿真分析

从单脉冲放电粒子能量和放电蚀坑两个方面,分析了超声振动对电火花加工的影响效果。根据Ansys仿真分析结果,在单脉冲放电情况下,放电蚀坑的深度和半径随峰值电流和脉宽的增大而增大。但是,峰值电流相对于脉宽对放电蚀坑尺寸的影响作用更大。因此,在超声辅助电火花加工中,可采用偏大的峰值电流和偏小的脉宽,提高加工效率。     

雾中电火花加工的极间能量分配系数研究

对雾中电火花加工中铜-钢电极对分别采用正-负和负-正接法时,工件端所分配的放电能量系数进行了研究。首先通过实验测量了放电加工中工件的温升、单蚀坑尺寸及放电平均电压、电流等,然后建立了热场与流场相耦合的物理模型,结合有限元分析软件COMSOL3.5,得到了内喷雾电火花加工在不同脉宽下工件的能量分配系数范围。从理论分析的角度证明了前期实验中得到的在喷雾电火花加工中采用铜-钢电极对时,为获得较高的材料去除率,适宜采用钢工件接正极的结论。     

单脉冲放电蚀除特征及规律研究

单脉冲放电的蚀除特征是放电加工的基本单位,开展单脉冲放电蚀除特征研究对于认识连续放电加工的过程以及放电加工时的电参数选择有着十分重要的意义。首先对单脉冲放电材料蚀除机制进行了介绍;然后基于材料的电—热模型,借助ANSYS软件对能量在材料内部的热传导过程进行了仿真,获得了材料熔融区域的半径随脉宽变化的规律;最后在自主研发的微细电火花加工机床上开展了不同脉宽、不同极性下的单脉冲放电实验研究。实验结果表明:无论极性如何,随脉宽增加,电蚀坑的直径、深度和蚀除体积都增大,但径深比减少;在相同脉宽下,工件接正极时的电蚀坑的直径、深度和蚀除体积比接负极时更大,但径深比更小;极性蚀除比(工件接负极时的放电坑的体积/工件接正极时的放电凹坑的体积)随着脉宽增加呈现减少的趋势。     

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。     

电火花钛合金加工的数值模拟(英文)

建立电火花钛合金加工的三维有限元轴对称热物理模型。为了更好地预测温度场分布和材料去除效率,采用模型分析了基于电流和脉宽变化的等离子体半径、熔化和气化潜热、能量分配系数和高斯分布的热流密度等影响因素,模拟了单脉冲电火花放电加工钛合金的温度场,并研究了沿放电凹坑的半径方向上温度场分布的放电参数。通过实验数据的对比,验证该模型在材料去除效率方面具有很好的预测效果。     

电火花加工电极材料蚀坑的有限元热分析

工件材料蚀除的主要动力来源于放电通道等离子体中的热源。从放电加工过程中能量分配、传导和转换的角度,建立放电加工过程的物理模型;借助热传导理论,建立基于电火花放电去蚀除工件过程的数学模型。为研究不同峰值电流和脉冲宽度条件下放电蚀坑半径和深度以及深径比的变化规律,通过ANSYS仿真软件,模拟了20Mn23Al V无磁钢电极材料的温度场分布。分析了峰值电流和脉冲宽度对蚀坑径向和轴向温度场变化和凹坑几何尺寸分布的影响。结果表明:峰值电流和脉冲宽度对电极材料表面凹坑大小和深度均有较大影响且对凹坑半径的影响大于深度方向,导致深径比下降。     

电火花放电蚀坑的有限元热分析

放电通道等离子体中的热源是工件材料蚀除的最主要动力.通过对电火花放电过程建立数学物理模型,以热流密度和热对流作为最主要热载荷,动态施加于放电点处.用有限元ANSYS软件对所建立的模型进行了温度场分布仿真,讨论了不同峰值电流和脉冲宽度条件下,放电蚀坑深度和半径的变化规律.计算结果和试验结果比较后发现,模型对蚀坑深度和半径的变化有较好的预测精度.     

TiC/Ni金属陶瓷电火花加工温度场仿真研究

为深入研究TiC/Ni金属陶瓷电火花加工过程,进行了TiC/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电温度场仿真。建立了TiC/Ni金属陶瓷颗粒随机分布模型,运用ANSYS软件采用生死单元法对TiC/Ni金属陶瓷进行单脉冲温度场仿真研究,并对结果进行了实验验证。结果表明:TiC/Ni金属陶瓷颗粒随机分布模型适于TiC/Ni金属陶瓷电火花加工温度场仿真,且随着峰值电流及脉宽的增大,TiC/Ni金属陶瓷蚀除体积增加,表现为试验时材料蚀除率增加。     

基于正交试验的电火花加工实验分析

由于电参数的改变会影响电火花加工的性能,为了研究在不同电参数条件下加工性能的变化规律,采用了正交试验研究用铜电极对45#钢进行电火花加工实验时脉冲宽度、峰值电流和脉冲间隔对加工速度、电极损耗的影响规律。通过一系列实验研究和理论分析得知：电流是影响电加工特性的主要因素,在脉冲宽度变化较大时,脉宽的改变对加工性能的影响也非常显著;当脉宽变化不大时,脉冲间隔对加工性能的影响较显著。研究结论为推动电火花加工,提高模具的加工精度提供了理论指导意义。     

放电能量对线切割加工表面质量的影响

在电火花线切割加工中,放电能量(电流的峰值和脉宽)在很大程度上影响被加工面的表面粗糙度,为了找出它们之间的规律,用有限元法对电火花线切割的加工蚀除进行了热分析,分析和实验结果表明,具有相同脉冲能量的放电电流,虽然表面粗糙度一样,但表面形貌不一样,在精加工时,更适合选用窄脉宽、高峰值的放电电流。     

3J33C深窄槽电火花加工表面质量研究

针对3J33C深窄槽的加工难题,采用了电火花成形加工方法。通过正交试验研究了峰值电流、脉宽、脉间对窄槽表面粗糙度的影响;通过扫描电镜观察加工表面层,研究单脉冲放电能量对熔化层厚度、微裂纹的影响。结果表明：各因素对表面粗糙度影响的主次顺序依次为峰值电流、脉宽、脉间,且表面粗糙度值随着峰值电流、脉宽的增加而增大;随着单脉冲放电能量的增加,表面熔化层厚度增大,裂纹数目及宽度也随之变大。     

电火花线切割大电流条件下电参数对加工性能的影响

为了解决往复走丝电火花线切割加工效率低的问题,对大电流条件下的两种电加工参数进行了研究,在保证平均电流相同的条件下,对小脉宽、大峰值电流和大脉宽、小峰值电流两种加工方式进行对比实验。结果表明:在普通往复走丝电火花线切割机床上,采用大脉宽、小峰值电流加工方式,其加工效率比小脉宽、大峰值电流的高约20%;采用小脉宽、大峰值电流的加工方式能有效地减少工件表面的烧伤,获得表面粗糙度值较小的加工表面。此外还分析了两种加工方式的放电加工机理,从放电通道扩展半径、放电频率和电极间放电状态等角度解释了两种方式的加工效率和表面质量差异。     

碳化硅材料机械磨削辅助电火花加工的工具电极设计及试验研究

针对碳化硅材料的平面加工需求,提出了一种机械磨削辅助电火花加工的方法。通过设计组合式工具电极和搭建试验系统,采用去离子水冲液方式,在不同工艺参数(如峰值电压、峰值电流、脉宽、工具转速等)下,探索表面粗糙度与工具电极损耗的变化规律。试验结果表明:在相同电参数条件下,通过采用机械磨削辅助电火花加工方法,表面粗糙度值从Ra3.90μm降低到了Ra3.01μm,电极质量相对损耗减少了26.07%。     

钼钛锆高温合金电火花线切割加工效率优化

为研究钼钛锆高温合金的单向走丝电火花线切割加工效率问题,通过25-1析因实验对影响加工效率的因素进行了筛选,得出影响显著的加工参数为脉宽、峰值电流和占空比,进而设计了三因素全因子实验并研究了显著因素对加工效率的影响。在此基础上,设计了中心复合响应曲面实验,通过实验结果拟合出加工效率的推荐公式。证实了在参数适用范围内,实际加工效率与拟合公式值吻合。此外,还分析了模型的参数适用范围及峰值电流对加工工件表面粗糙度的影响。     

基于ANSYS移动热源电火花线切割温度场仿真研究

为了研究移动热源下电火花线切割温度场分布情况,结合热力学知识及放电通道的移动,建立了气中移动热源温度场模型,并推导出移动高斯热源的热力密度公式,确定移动热源下温度场初始条件与边界条件,根据实际加工情况建立仿真模型,利用ANSYS软件模拟了在移动热源下电火花线切割加工过程,得到Cr12MoV工件表面温度场的变化规律以及单个电蚀坑模型,进一步确定电蚀坑分布情况为多级排列,给出理论蚀除量计算公式,为预测工件蚀除率提供了依据。设计单因素实验,结果表明,移动高斯热源下电蚀坑的椭圆形建模是可行的,实际加工条件下电蚀坑形状与仿真结果相符,且由此结论计算的理论蚀除量与实际加工过程中工件的蚀除体积相当接近,验证了建立模型的合理性及仿真研究的可行性。     

单脉冲放电移动放电点温度场研究

针对电火花放电时中心点移动的问题,通过将热源限定在一定的区域内,随机生成中心点,基于ANSYS建立了移动热源的有限元模型。分析了单脉冲放电过程中温度场在工件表面的分布及几何模型中心点温度随时间的变化规律。利用现有机床进行了单脉冲放电实验,比较了不同电流和脉冲参数下实验与仿真得到的放电坑半径,发现模型有着很好的预测精度,且仿真得到的加工趋势与实际加工相符合。     

高温合金GH4169的电火花加工工艺性研究

高温合金GH4169是制造航空发动机的重要材料。用电火花加工镍基高温合金GH4169时,峰值电流、脉宽、脉间、间隙电压等电参数是重要控制因素,而表面粗糙度和材料去除率是衡量工艺效果的性能指标。利用单一工艺参数试验考察了各电参数对表面粗糙度和材料去除率的影响。通过对多工艺参数正交试验结果进行极差分析,得出了各电参数对表面粗糙度和材料去除率影响的主次顺序。最后,在正交试验的基础上,利用灰关联分析法,得到了最优的加工参数组合,并进行了试验验证。     

慢走丝线切割单点放电温度场有限元分析

建立了慢走丝电火花线切割单脉冲放电模型,利用有限元分析了单脉冲放电温度场分布。计算出该条件下工件放电凹坑几何特征,与实际切割条件下的材料去除率进行了对比,并根据电火花线切割的加工特点进行了修正。讨论了不同峰值电流和脉冲宽度条件下,蚀除凹坑体积与材料去除率(MRR)的变化规律,并分析了峰值电流和脉冲宽度对MRR的交互作用。分析结果表明:考虑实际加工的相关因素,模拟的单脉冲放电的MRR经修正后可以近似表征实际连续切割时的MRR;单个凹坑的蚀除量随着电流和脉宽的增大而增大,并且电流和脉宽的交互作用随着它们取值的增大而更加明显。     

钛合金小孔电火花快速加工试验研究

采用电火花高速小孔机,在2 mm厚的TC4钛合金板上,进行直径为0.5 mm小孔的快速加工试验研究。运用正交试验法,研究电火花加工电参数(峰值电流、脉宽、脉间和电容)对加工效率和小孔锥度的影响,并对试验结果进行方差分析和灰关联分析,得出最优加工参数。结果表明,经参数优化后,在小孔深度方向的加工效率为3.46 mm/min,小孔锥度减小18.51%,满足钛合金件高速、精密加工的技术要求。     

电火花线切割加工电极丝损耗的温度场仿真研究

电火花线切割广泛应用于模具制造、航空航天、汽车等领域。电火花线切割加工中,电极丝损耗会影响加工精度和加工效率。影响电极丝损耗的影响因素很多,且进行损耗实验需切割大量的工件和精密的测量,实验较为复杂。根据损耗机理分析,利用ANSYS软件进行温度场仿真,寻找影响丝损的主要因素,通过试验验证仿真参数和仿真结果的正确性。实验表明,降低峰值电流与脉宽的比值以及减小电流的上升率,可以显著减小丝损。