精密电解加工共性关键技术及其在航空制造中的应用

飞行器上关键结构件的几何特征复杂,传统方式难以满足加工需求,精密电解加工技术具有无工具损耗、无机械切削力、加工定域性好的优点,适用于各种形状复杂、难加工、低刚度构件的加工,在航空制造领域占有重要地位。在介绍精密电解加工共性关键技术的基础上,阐述了其在航空制造中的典型应用,并对发展前景进行了展望。     

整体构件特种加工技术的发展趋势

特种加工技术是指不直接利用机械能,不依靠切削力来对工件进行尺寸或表面加工,而是利用电、热、光、声和化学等其他能量进行工件加工的方法。其加工范围不受材料性能限制,易加工复杂型面,易获得良好的表面质量。在新型航空航天、武器装备中大量采用的新结构、新材料的大趋势下,特种加工技术的应用无疑具有极为广阔的前景。本期封面故事,邀请相关领域专家,就军工、航空等领域内整体构件的加工中特种加工技术的应用情况进行阐述与介绍,敬请品读。     

整体叶环成组电极电火花高效加工技术研究

为提高整体叶环电火花加工总体效率,针对整体叶环结构特点,提出了一种成组电极多流道同时加工方案。以典型整体叶环为例,详细论述了该方案中的关键技术,包括成组电极型面、进给轨迹及展成运动轨迹设计等。基于关键技术的解决,通过工艺试验对方案进行验证,并试制加工出合格的试验件。研究表明,采用成组电极对整体叶环进行电火花加工,能够提高脉冲利用率,有效缩短带冠叶环制造周期。     

多系统集成电解加工控制策略与故障诊断方法研究

为了提高航空发动机整体叶盘、汽车发动机喷油嘴阀体等零件的电解加工精度、可靠性以及工作效率,创建了一种集合机床运动、电解液系统、加工电源、电极振动等多个系统为一体的电解加工集成控制系统,提出了一种基于多系统集成的控制策略与故障诊断方法。该集成控制系统在硬件组成上采用了分布式架构与模块化组建方法,由一个主控制器和多个二级控制器组成。在控制策略上采用了协同控制方法,每个二级控制器完成对各自子系统的控制,同时主控制器对二级子系统进行协同管理,从而实现对电解加工全过程控制。在电解加工故障诊断中,建立了较完善的加工信息采集系统,通过特征提取、加工模式识别等步骤对电解加工过程进行诊断。试验证明,该系统集成度高、响应快、操作方便、工作效率高,故障诊断效果好,可有效预防加工故障对零件及其加工系统造成的损坏,提高了加工可靠性。     

基于电场仿真的微尺度群缝电解加工技术研究

以静刀盖微尺度群缝电解加工为研究对象,针对工艺试验过程中群缝成形规律难以掌握,试验参数修正周期长的问题,采用COMSOL软件对单缝成形过程进行了电场仿真,并以电场仿真参数结果进行工艺试验,加工出平均缝宽0.27mm,侧壁锥度为0.12的群缝结构。电场仿真与工艺试验结果对比表明,电场仿真方法减少了工艺试验中大量试验参数的修正工作,缩短了电解加工工艺试验周期,且电场仿真与工艺试验单缝最大形状误差在0.03mm以内。     

干凝胶自蔓延燃烧法制备纳米级的MnZn铁氧体

以硝酸铁、硝酸锌，硝酸锰和柠檬酸为原料，利用溶胶－凝胶法和干凝胶自蔓延燃烧工艺制备了纳米的MnZn铁氧体。利用热分析（TG－DTG）研究了干凝胶自燃烧过程，并且利用X衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）研究了PH值、温度，成胶时间以及燃烧温度对MnZn铁氧体的晶体结构，晶体组成和粒径大小的关系。实验结果表明，在较低的PH值和适当的成胶时间下，通过微波外界加热维持干凝胶的自蔓燃烧可以制得粒径为10－20nm之间，晶型良好的立方尖晶石结构MnZn铁氧体。     

微小整体构件加工技术的现状和发展

介绍了微小整体构件制造技术的现状,对数控切削、特种加工、精密铸造等加工工艺方法做出了相应比较.重点论述了以数控电解、数控电火花为加工代表的特种加工技术对微小整体构件的加工,以此为基础,阐明了组合/复合加工技术有望在未来制造中发挥更重要的作用.最后对微小整体构件的发展趋势及应用前景进行了展望.     

MOF-199固载过氧化磷钨酸盐催化剂的制备及其在柴油脱硫中的应用

采用简易的原位合成法合成了过氧化磷钨酸盐(TBA)₃PW₄封装于MOF-199孔道内的固载型催化剂(TBA)₃PW₄@MOF-199,借助电感耦合等离子体(ICP)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(SEM)及N₂吸附-脱附等温曲线(BET)等分析手段对催化剂样品(TBA)₃PW₄@MOF-199的组成、稳定性及形貌进行了表征。采用含苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)、4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT) 4种硫源的多组分模拟柴油与萃取剂组成的液-液双相系统,以双氧水为氧化剂,对催化剂的脱硫活性进行了探究,并探讨了催化剂用量、氧化剂用量及反应温度对脱硫效率的影响。结果表明：在最佳反应条件(反应温度70 ℃、催化剂(TBA)₃PW₄@MOF-199用量40 mg、H₂O₂用量0.26 mmol、模拟柴油体积0.75 mL及萃取剂［Bmim］PF₆体积0.75 mL)下,催化剂(TBA)₃PW₄@MOF-199的脱硫效率可以在80 min内达到99.9%,同时重复使用8次,脱硫效率仍保持在91%以上。该催化剂优异的催化脱硫活性及稳定性使其在工业应用上具有一定的前景。     

大扭曲度整体涡轮叶片展成电解加工成形规律及试验研究

根据大扭曲度整体涡轮结构特点与加工难点，提出用展成电解方式实现其叶片加工；分析、研究大扭曲度整体涡轮展成电解加工叶片型面成形规律；根据其成形特点，进行多轴联动数控编程的优化；合理设计阴极及流场，对叶背二次腐蚀、出口短路及叶背余量去除等关键工艺问题进行分析讨论并提出有效解决措施；进行整体涡轮叶片展成电解加工试验，可稳定达到型面精度加工要求，为大扭曲度整体涡轮展成电解加工的应用创造了条件。     

基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法

要获得稳定的电解加工参数，通常需要进行多次工艺试验。为了减少试验次数并提高加工精度，提出了一种基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法，即在开发的加工过程数值模拟软件上使用不同的加工参数进行加工过程模拟以获得合适的加工参数。实践表明，用基于加工过程数值模拟的方法获得的加工参数进行加工，可提高加工精度、效率及加工过程的稳定性，能大量减少工艺试验的次数，缩短加工周期。