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。     

钛合金磨料流光整加工表面完整性研究

目的 研究磨料流光整加工钛合金格栅表面完整性。方法 用电火花加工制备钛合金试样,通过磨料粒径、加工压力、加工次数的单因素试验,来研究其对试样表面粗糙度和表面形貌的影响规律,选用三种初始粗糙度不同的钛合金试样来进行磨料流光整加工效果试验,对比分析磨料流光整加工对试样表面残余应力的影响,进行加工次数的单因素试验研究磨料流加工过程中其对工件表面显微硬度的影响。结果 对于钛合金试样来说,磨料粒径和加工压力越大,表面抛光效果越明显,表面粗糙度就越低。当磨料粒径从38 μm增加到420 μm时,相对应的表面粗糙度值Ra从5.815 μm降低到0.824 μm;当加工压力从8 MPa增加到24 MPa时,相对应的表面粗糙度值Ra从4.314 μm降低到1.398 μm。而随着加工次数的增加,表面粗糙度值Ra从整体上呈现下降趋势,最后趋于稳定,当加工次数从10增加到80时,相对应的表面粗糙度值Ra从5.925 μm降低到0.307 μm,并且最后稳定在0.300 μm附近。钛合金试样经磨料流光整加工之后,表面残余应力由原来的拉应力变成了压应力。随着加工次数的增加,钛合金试样表面显微硬度整体上呈现先减小后增大的趋势,当加工次数从10增加到50时,显微硬度值从532.83HV降到357.73HV,当加工次数从50增加到90时,显微硬度值从357.73HV上升到393.48HV,试样表面显微硬度的均匀性也显著增加。结论 增大磨料粒径和加工压力或者增加加工次数,都能降低工件表面粗糙度,钛合金工件经过磨料流光整加工之后,表面完整性有较大改善。     

混粉准干式电火花复合强化TC4钛合金试验研究

以石墨和紫铜为强化电极,TC4钛合金为基体材料,在混粉准干式工作介质中对TC4钛合金进行电火花表面强化,分析了不同电极材料对强化层微观组织和性能的影响。结果表明,复合强化可以获得组织致密且厚度均匀的表面强化层,显著改善基体表层质量。强化层显微硬度约为1 500 HV,相对磨损率约为基体材料的27%。TC4钛合金表面强化层的显微硬度和耐磨性能均大幅提高。     

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。     

混粉超声振动对电火花加工Ti-6Al-4V表面结构及力学特性的影响

研究混粉超声振动对电火花加工Ti-6Al-4V表面结构及力学特性的影响,对传统电火花加工、混粉电火花加工及混粉超声振动电火花加工后Ti-6Al-4V试件的表面粗糙度、表面残余应力和显微硬度进行了测量,采用SEM对3种加工方法的加工试件表面重熔层及微裂纹进行了观察,采用能谱分析仪对加工表面进行了能谱分析,探讨了Al粉、SiC磨料超声振动对电火花加工表面结构和力学性能的影响机理。结果表明:在混粉电火花加工基础上,工作液中加入20 g/L的SiC颗粒,电极施加轴向超声振动,可使电火花加工表面粗糙度值Ra降低0.5μm、重熔层厚度减薄40μm、表面残余应力降低50 MPa、表面显微硬度由7650 MPa提高到9870 MPa。     

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。     

电参数对混粉镜面电火花加工表面粗糙度影响的研究

介绍了混粉镜面电火花加工的实验装置 ,并应用单因素法初步研究了脉冲电参数对混粉大面积镜面电火花加工工件表面粗糙度的影响规律。取得了 5 9mm加工表面最小表面粗糙度为 Ra0 .3μm的结果     

混粉电火花镜面加工表面性能研究

利用自行研制的混粉电火花镜面加工装置,以淬火状态的8407模具钢为例,对多种添加粉末下的混粉电火花镜面加工表面性能进行了研究。研究结果表明,混粉电火花镜面加工不但能够显著降低加工表面粗糙度值,而且能够提高加工表面的耐磨性、耐蚀性和表层显微硬度。     

微磨料水射流对工件表面抛光作用的研究

采用碳化硅固体磨粒、纯水和水溶性乳蜡(水蜡)混合而成的液体磨料,液体磨料的浓度按固体磨粒与添加液的质量比1∶ 2的比例混合,工件材料采用热作模具钢4Cr5MoSiV1,被抛光工件表面分别为未经热处理的模具钢表面和电火花加工后的工件表面.实验研究了不同粒度的固体磨粒、添加液浓度、抛光时间等对抛光性能的影响.研究表明,经过90 min的抛光,两种抛光面的表面粗糙度值Ra都呈显著下降.对于电火花加工表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=1.0 μm下降到Ra=0.08 μm;对于未经热处理的工件表面,抛光90 min后的粗糙度值由最初的Ra=0.36 μm下降到Ra=0.06 μm.证明微磨料水射流对工件表面具有良好的抛光作用.研究还表明,磨料液成分、抛光时间以及被抛光工件材料以及工件表面原始粗糙度等对抛光性能有重要影响.对于硬度和粗糙度较高的工件表面,宜采用具有较粗的固体磨料粒子和较高浓度添加剂的磨料液;对于硬度和粗糙度较低的工件表面,宜采用较细的固体磨料粒子和添加剂浓度较低的磨料液.对于较低硬度的工件表面,采用蜡敷磨粒的磨料液可缩短抛光时间和提高抛光的表面精度.     

离心研磨加工钛合金表面粗糙度的试验研究

目的 探究离心研磨自动化加工工艺对钛合金表面粗糙度的影响.方法 选取了影响离心研磨加工效果的主要工艺参数(磨料材质、磨料粒径、滚筒转速),并使用单因素试验法对TC21钛合金进行了离心研磨加工试验.以表面粗糙度为评价指标对工艺参数进行了分析和优化.采用优化后的工艺参数对TC21钛合金进行了表面离心研磨加工,在此基础上研究了表面二次细化加工对TC21钛合金表面粗糙度的影响,并对比了加工前后工件的表面粗糙度值和表面形貌.结果 确定了较优的离心研磨TC21钛合金的工艺参数,即:磨料材质选用氧化铝,磨料粒径为5 mm,滚筒转速为240 r/min.采用优化后的工艺参数进行了离心研磨加工试验,TC21钛合金表面粗糙度值由1.412μm低至0.513 μm;表面二次细化加工后,工件表面粗糙度值由0.513 μm降至0.267 μm,加工纹理和缺陷消失.结论 采用优化后的工艺参数对TC21钛合金取得了较好的离心研磨加工效果,结合表面二次细化加工,使TC21钛合金表面粗糙度值降低两级,并修复了表面缺陷,验证了使用离心研磨工艺加工TC21钛合金的可行性.     

压印模具表面织构电火花成形工艺参数的分析

在石墨电极表面制备了直径分别为ø100、ø200和ø300 μm且具有规则形貌的圆形微凹坑阵列,并使用该电极在45钢表面利用电火花成形工艺(Electrical discharge machining,EDM)制备出微凸起阵列压印模具,研究了加工电流对其表面性能的影响。采用超景深显微镜和扫描电镜对经电火花加工处理后的石墨电极和45钢试样的表面形貌进行了分析,同时采用洛氏硬度计、粗糙度测试仪和精度为0.01 mg的电子天平秤等设备对45钢表面微凸起阵列进行了检测,并讨论了加工电流对45钢的材料去除率(Material removal rate,MRR)和石墨电极的电极耗损率(Electrode wear rate,EWR)之间的影响规律。结果表明,电火花反刻原理可以在45钢表面形成尺寸相对应的微凸起阵列形貌,并得到较高的表面显微硬度和表面粗糙度值,随着电火花加工电流的增大而增大,其中,ø200 μm微凸起试样得到了最大显微硬度,为34 HRC,同时,ø300 μm微凸起试样得到了最大表面粗糙度值12.56 μm。此外,当试样微凹坑或微凸起直径一定时,随着加工电流的增大,MRR和EWR值也会随之增大。     

柔性钛电极电火花合成TiN涂层

文中提出一种利用柔性钛电极在钛合金TC4表面合成TiN涂层以改善工件表面性能的新方法.在加工中利用柔性钛电极与钛合金TC4表面进行电火花放电,同时通过钛电极内部向加工区域通入氮气,利用电火花放电能量在工件表面反应生成TiN涂层.测量其表面硬度并利用SEM,XRD等手段对其涂层微观形貌和组分进行测试.结果表明,在TC4工件表面制备出了TiN强化涂层,涂层致密、均匀、连续;TiN涂层厚度超过1 mm;涂层主要由TiN强化相组成,显微硬度高达1859.6 MPa;涂层表面的放电坑大而浅且存在刮削痕迹,柔性钛电极丝对TiN涂层有较强的刮削涂覆作用;TiN涂层与基体之间相互渗透形成冶金结合.     

PCD刀具高速铣削TC4钛合金的工艺参数优化

用PCD铣刀平面精铣TC4(Ti-6Al-4V)钛合金,再用三坐标测量机、表面粗糙度仪、显微维氏硬度计和便携式X射线残余应力分析仪测量钛合金加工后的平面度、平行度、表面粗糙度、表面硬度及表面残余应力,分析不同铣削工艺参数对TC4钛合金质量和表面形貌的影响。结果表明:在主轴转速16 000 r/min,切削深度0.2 mm,每齿进给量0.06 mm/z的最佳铣削工艺参数下,PCD铣刀寿命较长,TC4钛合金工件的表面质量和形貌较好,其平面度为0.26 μm,平行度为0.64 μm,表面粗糙度为0.63 μm,表面显微硬度为3 080 N/mm2,表面残余应力为-250 MPa。      

电子束高频扫描对TC4钛合金组织性能影响的研究

为了提高TC4钛合金表面硬度和微观组织,采用高频电子束扫描对TC4钛合金表面进行处理。为了获得良好的电子束高频扫描工艺参数,分别研究了电子束能量、聚焦电流、扫描频率等工艺参数调整时,TC4钛合金表面硬度和微观组织变化。将经过不同工艺处理的TC4钛合金,分别检测了表面硬度、表面组织、硬化层深度、硬化层内部组织。研究结果表明：与未经处理的TC4母材相比,经过电子束高频扫描处理的TC4钛合金表面硬度增加了40Mpa以上;随着电子束能量增加,影响深度将会增大;聚焦电流在小范围内调整,将会获得较高的表面硬度;处理区域的表面硬度逐渐减小,晶粒增大;其它工艺参数不变时,随着扫描次数增大,表面硬度逐渐降低,影响层的晶粒将会逐渐粗化。     

The coating of TiC layer on the surface of nickel by electric discharge coating (EDC) with a multi-layer electrode

Multi-layer electrodes (MLEs) are proposed in this study to coat a titanium carbide (TiC) layer on the surface of a nickel workpiece by electric discharge coating (EDC). The MLE is composed of titanium (Ti) and graphite (Gr) layers with the same dimensions stacking alternately. Both of this new type of electrode and the conventional electrode, the bulk type, are compared in this study. The experimental results indicate that the Gr layer of the MLE may enhance the concentration of carbon element locally. Also, carbon element with high concentration could increase the combination of Ti and carbon (C) to become TiC, enhance surface hardness of the coated layer, decrease surface roughness of the coated layer, reduce formation of microcracks, and enhance the stability of electric discharge and coating speed.     

CBN磁性磨料磁力研磨TC4钛合金工艺参数优化

为提高磁力研磨TC4钛合金的研磨效果,采用了一种新型CBN磁性磨料,通过正交试验法对磁力研磨TC4钛合金试验中各工艺参数进行优化,并通过试验评价新型CBN磁性磨料的结合强度和研磨能力。结果表明:优化工艺参数为:进给速度1mm/min、主轴转速1500r/min、加工间隙1mm和磨料填充量2.5g。在采用CBN磁性磨料和最优工艺参数组合下,钛合金工件经过30min研磨表面粗糙度从0.330μm下降到0.098μm,表面质量明显提高。研磨60min后磁性磨料未出现磨料脱落和破碎现象,磨料结合十分牢固。     

不同压力对 TC4 钛合金真空脉冲渗氮的影响

目的采用不同压力对TC4钛合金进行真空脉冲渗氮处理,提高其表面硬度及耐磨性。方法通过金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及耐磨试验机分析渗氮硬化层的组织与性能。结果 TC4钛合金经过真空气体渗氮处理后,形成了由Ti N,Ti2Al N和钛铝金属间化合物Ti3Al组成的复合改性层。渗氮压力太低,表面氮化物数量较少,氮化物层较薄;随渗氮压力的增大,表面氮化物数量增多,表面硬度及耐磨性增加。压力为0.015 MPa时,氮化物层表面硬度最大,表面硬度为1100~1200HV,有效硬化层深度为50~60μm。渗氮压力继续增加,表层组织变得疏松,表面硬度及耐磨性开始降低。结论选择合适的渗氮压力和表面氮浓度进行真空脉冲渗氮,可以提高钛合金表面硬度,改善耐磨性。     

300 M超高强钢车削加工表面质量

目的研究切削参数对300M超高强度钢加工表面质量的影响。方法选用硬质合金刀具车削加工300M超高强度钢,研究切削参数对表面加工硬化、残余应力及表面粗糙度的影响。通过HXD-1000显微硬度检测仪、X-350A型X射线应力测试系统、TR240表面粗糙度测量仪对实验过程进行检测分析。通过单因素试验研究影响表面粗糙度的主次因素,并通过正交试验,以进给量f、切削速度v、刀尖圆弧半径rε、背吃刀量a_p为变量建立表面粗糙度的预测模型。结果背吃刀量a_p=0.2 mm,切削速度v为60~120 m/min,进给量f为0.1~0.25 mm/r时,300M钢经切削加工后,维氏硬度在467~550HV范围内变化。切削速度从60 m/min增大至200 m/min时,表面残余应力从压应力-59.13 MPa变为拉应力257.33 MPa,次表层残余应力的最大残余压应力从-147.46 MPa增大到-422.65 MPa,并且层深至50μm左右处,工件材料的加工变质层结束。结论表面硬度随着进给量和切削速度的增大而减小,并且越往里层,硬度越低,直至达到基体的硬度。影响表面粗糙度的最主要因素为进给量,其次是刀尖圆弧半径,再次为切削速度,背吃刀量对表面粗糙度的影响最小。建立的表面粗糙度预测模型通过了试验验证,具有很高的加工精度。