去离子水冲液振动辅助电火花加工TC4极性研究

在电火花修整叶片边缘参数优化研究中发现,正极性加工钛合金TC4的材料去除率在脉宽90μs时比负极性加工的大,且继续增大脉宽至110μs以上会频繁发生短路、拉弧,导致实验无法完成;负极性加工的材料去除率稳定,但工具电极损耗率是正极性加工的2倍以上;在冲液与振动辅助加工时,黄铜电极表面形成分布不连续、不均匀的氧化钛覆层,对电极的保护作用不明显。针对去离子冲液和振动辅助电火花加工钛合金TC4时的极性效应问题,从两极能量分配和电极与工件加工表面成分变化两方面进行研究,通过对比正、负极性加工中蚀除颗粒的尺寸,发现正极的蚀除能量远大于负极且正、负极性加工的TC4表面成分相差不大;在去离子水冲液振动电火花加工TC4时,正极得到的蚀除能量多于负极是出现极性效应的主要原因。     

混粉准干式介质下电火花表面强化TC4钛合金的显微裂纹探究

以混粉准干式为工作介质,分别用石墨电极和紫铜电极对TC4钛合金进行电火花表面强化,研究了强化层的微观形貌和显微裂纹。结果表明:工具电极和峰值电流是影响电火花强化TC4钛合金强化层表面微裂纹数量和强化时间的主要因素。正确选用工具电极和峰值电流可获得较好的强化层,且强化层表面微裂纹较少。     

侧铣式高速电弧放电加工工艺研究

侧铣式高速电弧放电加工利用电极侧面放电蚀除工件材料,能加工复杂的型腔、沟槽及直纹面等。为了探索这种新型电弧放电加工的工艺特性,探讨了峰值电流、脉宽和冲液压力等条件对工件材料去除率和相对电极损耗率的影响。实验结果表明:提高冲液压力和峰值电流均能增大工件材料去除率;相对电极损耗率随冲液压力的提高而增大,随峰值电流的提高而减小。在一定范围内,工件材料去除率随脉宽的提高而增大,相对电极损耗率随脉宽的提高而减小。     

工艺参数对电火花电弧高效复合加工性能的影响研究

电火花电弧复合加工解决了电火花加工效率低的问题,与电火花加工相比,其加工效率提高了数倍,针对某些材料,其加工效率甚至超过了传统机械加工,但也存在自动化程度低、电极损耗严重等缺陷。利用电火花电弧复合加工技术进行了大量实验,并以此为基础,分析了不同加工参数下的工件性能,得到在不同峰值电流、脉宽、电极主轴转速等参数下的工件加工效率、表面粗糙度及相对电极损耗率的变化规律,以期得出针对不同加工目的的最优工作参数。     

电极对准干式电火花表面强化TC4强化层组织与性能影响

以石墨、紫铜、钨为强化电极,分别在正极性和负极性条件下对TC4钛合金进行混粉准干式电火花表面强化,分析了强化层微观组织结构及性能。结果表明:石墨电极负极性加工得到细长枝状组织及花瓣状,铜电极、钨电极负极性加工得到饼状组织结构且叠加层明显;3种电极正极性加工均得到质地均匀茂盛的花瓣状组织。强化层硬度较基体材料均有大幅提升,其中石墨电极和钨电极负极性加工、铜电极正极性加工时的强化硬度均超过HV1 000,最高约为基体的3.4倍。     

问与答

问:工具电极损耗与哪些因素有关? 答:工具电极损耗直接关系着加工精度和加工生产率,是电火花加工存在的重要问题之一。降低电极损耗主要与下列因素有关: (1)正确的选择极性。例如石墨—钢粗规准(当脉宽300～1000微秒)加工时,用负极性损耗小于0.5％,而改用正极性就要大于10％。一般在短脉冲精规准加工时采用正极性,即工件接正极;而长脉冲粗规准加工则采用负极性。但也不是绝对如此。 (2)脉冲宽度。短脉冲加工的相对损耗通常为20～40％,很难小于10％;长脉冲加工时的相对损耗,现有水平一般小于5％,要求低于1％是不难达到的。其中的原因除了极性效应外,     

电火花成形加工中极性对加工表面形貌的影响

在用YT15硬质合金电极对45钢进行电火花加工时，若采用正极性加工，可得到显微硬度大大高于基体且抗腐蚀性好的白亮层，但加工效率低，电极损耗快；若采用负极性加工，则无白亮层出现，但加工效率高，电极损耗小。基于以上经验，通过改变极性，对45钢工件进行电火花成形加工与电火花表面强化，可简单高效地得到高硬度的加工表面。     

添加剂在电火花低损耗加工中的应用

本文作者研制的DJT-1型中、精加工电极低损耗添加剂在煤油介质中使用,能使紫铜电极比原来降低损耗30～45％左右。电火花中、精加工电极的损耗问题一直是电火花型腔加工中最重要的理论和实际问题之一。众所周知,在电火花中、精加工时利用电极的极性效应,将工件接到脉冲电源负极,工具电极接到正极的“负极性”加工容易呈现相对电极损耗较小的低损耗加工;使用耐腐蚀的铜钨、银钨等粉冶合金材料作为     

硬质合金材料电火花磨削加工装置研制及试验研究

提出了一种适用于硬质合金等难加工材料高效加工的电火花磨削加工装置。应用间隙平均电压检测法实现了对间隙状态的自动控制,研制了电火花加工电控系统,并基于此搭建了电火花磨削加工试验装置。通过硬质合金材料的加工试验,探究电极转速和峰值电流对工件表面粗糙度及材料去除率的影响规律,并提出测量材料去除率的拟合圆方法。试验结果表明,不同的电极转速和峰值电流会显著影响工件的表面粗糙度及材料去除率。     

低温冷却工具电极电火花加工研究

以高温镍基合金Inconel718为加工材料,利用液氮蒸发气与空气混合形成低温冷却气体对电火花工具电极进行冷却,以降低电火花工具损耗。以冷却温度为变量进行电火花加工研究。利用粗糙度测量仪TR200和扫描电镜Quanta250对工件表面粗糙度和表面形貌进行分析。结果表明:当脉冲作用时间较短时(脉冲宽度90μs),在相同电参数下,低温冷却电火花加工可降低加工工件的表面粗糙度,在0℃时的表面粗糙度最低,比普通电火花加工的低3.7%～9.5%;随着冷却温度的降低,表面粗糙度会有所增加。电极损耗随着冷却温度的降低而降低,冷却温度在-60℃时的电极损耗比0℃的降低了40%以上。当电参数较小时,低温冷却电火花加工后的工件表面形成微裂纹且裂纹密度随冷却温度的降低而增加。在一定参数下,低温冷却工具电极对降低工件表面粗糙度和工具电极损耗效果显著,某些情况下可能会增加表面的微裂纹。     

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。     

复合电极-混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金的研究

目的采用混粉电火花加工技术,使用超声电沉积制备的Cu-Si C复合电极加工TC4钛合金,在工作液中混入碳粉进行表面改性,以获取性能优异的加工表面。方法利用Cu-Si C复合电极和Cu电极对TC4钛合金进行成型加工。用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后工件的表面形貌和熔凝层断面形貌,并用TR200粗糙度仪测量其表面不同位置的粗糙度值。用硬度仪测量工件熔凝层的显微硬度,用X射线衍射仪对材料强化层进行物相分析。并对电极损耗进行对比分析。结果 Cu电极加工的TC4钛合金表面凹坑深且面积大,熔凝层疏松,粘合性较差。Cu-Si C复合电极加工的TC4钛合金表面放电痕迹大,深度统一,电蚀产物少,熔凝层致密好。利用X射线衍射仪、硬度测量仪和粗糙度仪对试样测量分析显示,Cu-Si C复合电极加工后,表面生成的Ti C峰相高,耐磨性好,表层显微硬度较大,约为基体的6倍,表面平均粗糙度值Ra=2.825μm。复合电极损耗比铜电极损耗降低了18%。结论两种电极加工后,TC4钛合金表面均得到改善,且使用超声电沉积Cu-Si C复合电极加工后的表面质量更好。     

精密电火花加工钛合金的参数研究

针对航空航天用难加工材料钛合金进行了精密电火花加工研究,分析了脉宽、脉间、峰值电流对表面粗糙度的影响规律,利用二元回归的方法推导了精密电火花加工的表面粗糙度经验公式,为钛合金加工的理论研究和实际应用提供了依据.     

电火花线切割电参数对Cr12MoV材料去除率与表面粗糙度的影响

Cr12MoV作为通用的模具钢,电火花线切割加工工艺参数是影响其材料去除率与表面粗糙度的主要因素。通过改变电火花线切割的电参数,对加工Cr12MoV的性能指标进行研究。结果表明:随着脉宽时间的增加,材料去除率增加,但同时表面粗糙度也增加;峰值电流对材料去除率和表面粗糙度的影响规律同脉宽时间一样;脉间时间增加时,材料去除率减小,但对表面粗糙度的影响不显著且脉间时间为25μs时其达到最小;间隙电压增加时,表面粗糙度减小,对材料去除率的影响较小。     

磁力搅拌电火花加工工艺对镍钛合金表面特征及疏水性的影响

采用磁力搅拌电火花加工工艺在镍钛合金表面制备疏水性表面来提高其生物相容性,研究工艺参数对表面特征及疏水性的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）对工件表面形貌进行分析,使用光学接触角测量仪和TR200粗糙度仪分别测量接触角和表面粗糙度值。结果表明：磁力搅拌电火花加工参数对表面形貌特征及疏水性影响显著。当电流为1.5 A时,表面熔凝凸起随脉宽的增大而增大,在脉宽为60 μs时其表面含有尺寸合适的熔凝凸起,接触角达到峰值为138.2°;当电流为4.5 A时,表面富含气孔特征,表面气孔的深度在脉宽为60 μs时达到最大值,其表面接触角为133.6°。表面粗糙度对疏水性能无直接影响。采用磁力搅拌电火花加工工艺,可以大幅提升镍钛合金表面的疏水性。     

基于微纳乳液的Inconel718电火花成形加工工艺实验研究

采用自制的微纳乳液作为工作液,利用电火花成形加工镍基高温合金(Inconel718),选取峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔及单次加工时间等参数进行十字正交试验,研究分析这些参数对电火花成形加工Inconel718的表面粗糙度和材料去除率的影响,并对比了在微纳乳液与煤油工作液中加工的工件表面微观形貌。结果表明:峰值电流对材料去除率影响显著,单次加工时间对表面粗糙度影响显著;与煤油工作液相比,采用微纳乳液进行电火花成形加工的工件表面质量更好。     

介质氧化特性对钛合金电火花加工电极损耗的影响研究

研究了工作介质的氧化特性对钛合金电火花加工电极绝对损耗、相对损耗率及电极表面微观形貌的影响规律。结果表明,具有氧化特性的工作介质可在加工过程中使电极氧化,并在电极表面形成一层氧化保护膜,减小带电粒子对基体的轰击,从而降低电极绝对损耗;介质的氧化特性也会对钛合金电火花加工效率和排屑产生影响,使电极相对损耗率呈先减小、后增长、再趋于稳定的趋势;极间氧气增多能增大放电爆炸力,使电极表面微裂纹和气孔数量增多;工作介质存在一个最佳氧化性能,可使钛合金加工的电极损耗达到最佳状态。     

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%。     

SiC_p/Al高速电弧放电加工研究

研究了高速电弧放电加工铝基碳化硅增强复合材料(Si Cp/Al)的性能。通过对体积分数为20%的碳化硅颗粒增强铝基复合材料进行加工实验得出:在峰值电流500 A、脉冲宽度10 ms时,材料去除率超过8200 mm3/min,电极损耗率约为2%。此外,研究了加工极性对工件表面质量的影响,得出电极负极性、大电流可用于大余量材料去除,电极正极性、小电流可用于小余量表面修整的结论。最后,采用高速电弧放电加工实现了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的钻孔、铣削和切割等加工工艺。     

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。