阵列群小孔活动模板电解加工技术研究

针对航空发动机阵列群小孔薄板零件,提出了活动模板电解加工方法。介绍了活动模板电解加工的原理和工艺过程。研究了电解液类型、电解液压力、电压占空比等参数对群孔加工品质的影响,研究表明:采用10%w.t.NaNO3,10%w.t.NaCl混合溶液,低电压占空比,合适的电解液压力可以获得表面品质完好、尺寸精度高的阵列群小孔。     

基于NaNO_3电解液的TC4薄板阵列群孔电解加工研究

以NaNO3溶液为电解液,利用掩模电解加工原理,采用大功率脉冲电源进行实验。选择电源占空比、脉冲频率、加工电压、电解液温度4个主要参数进行研究,讨论了在以NaNO3溶液为电解液的情况下,不同的加工参数对加工阵列小孔锥度的影响。实验结果表明,采用NaNO3溶液为电解液,选用适当的电源参数和电解液温度,加工的阵列小孔能够达到较低的锥度,且孔径大小和公差均在设计要求范围内,可用于批量生产加工。     

小孔加工电火花脉冲电源实验研究

针对传统脉冲电源普遍存在的电能利用率低、电阻发热严重、散热设备庞大等问题,提出了一种取消限流电阻的电火花脉冲电源结构。电源由PWM控制器、DC/DC变换器、加工脉冲时序发生器等组成。电源本身具有自动调节输出电压的功能,可实现空载击穿电压、脉冲宽度、脉冲间隔独立可调,取消了体积庞大的工频变压器。通过多次小孔加工实验获得了脉冲电源加工过程中电极损耗率、小孔椭圆度以及单边放电间隙等和电源稳定性相关参数的数据曲线,所得数据表明电源具有较好的加工稳定性和可靠性。     

电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.     

掩膜电解加工小孔仿真分析及实验研究

采用掩膜电解加工单个微孔的方式研究加工参数对凹坑形貌的影响,该方法具有操作简易以及工件无内应力等优点。采用COMSOL软件对加工间隙的电场进行仿真分析,研究了掩膜电解加工间隙对阳极表面电流分布的影响。实验中采用光刻技术在阳极工件表面制作尺寸均匀的微孔,孔径500μm,厚度50μm,通过采用不同加工电解液,电解液浓度,加工间隙以及加工电压加工凹坑并研究不同条件对凹坑形貌的影响。实验结果表明:随电解液浓度、加工电压的增加凹坑的孔径和孔深都出现不同程度增加;随加工间隙的增大孔径增大程度减小,孔深没有一致规律;NaCl溶液加工的凹坑比NaNO_3出现杂散腐蚀严重。     

高频窄脉冲微细电解加工实验研究

加工间隙是电解加工的核心工艺参数,利用在45钢薄片上打微细孔,通过实验分析来探索高频、窄脉冲微细电解加工中频率、电压和电解液浓度对加工间隙及电极截面和加工稳定性的影响规律。     

TC4钛合金电火花小孔加工多目标优化试验研究

为提升电火花加工TC4钛合金的表面加工质量和加工效率,选取紫铜圆柱电极开展TC4钛合金电火花小孔加工试验,采用正交试验法,以电极相对损耗率、表面粗糙度、工件材料去除体积为工艺指标,分析峰值电流、维持电压、放电脉宽对工艺指标的影响重要性。采用RBF(Radial basis function)神经网络对已有试验数据进行训练,建立放电参数与工艺指标之间的数学预测模型。以该预测模型为适应度函数,将遗传算法与Skyline选择算法结合进行多目标优化仿真,得到最佳工艺指标,最后开展多目标优化验证试验。结果表明：当峰值电流为14 A、维持电压39 V/42 V、放电脉宽102μs/108μs时能够取得最优的加工结果,优化值与试验值误差较小。     

抽吸电极电解加工微小孔加工工艺研究

航空发动机中的微小孔电解加工的入口杂散腐蚀影响着零部件的疲劳强度,针对电解加工微小孔时入口形貌不理想的难题,利用抽吸电极电解加工方法,有效降低了高温合金上微小孔入口的杂散腐蚀。通过多物理场耦合模型分析了电解加工过程中的电场、流场分布情况和轮廓成型过程,与相同参数下管电极电解加工对比,同时研究加工过程中的供给流量与抽吸压力的大小对入口形貌的影响,并优化了仿真参数,进而指导加工工艺。仿真与试验结果表明：采用合适的抽吸电极结构和加工工艺参数,电解加工的入口杂散腐蚀区域可明显减小甚至消失,可以有效提高加工定域性;在其他参数不变的情况下,采用1.5 mL/min的供给流量、27 mL/min的回收流量时,加工过程稳定无短路,获得的入口形貌无杂散腐蚀。研究结果对进一步了解抽吸电极电解加工的原理以及提高高温合金小孔加工质量均具有重要意义。     

侧壁绝缘电极脉冲电解加工的实验研究

采用侧壁绝缘电极进行电解加工可以约束加工间隙内的电场,减小杂散腐蚀,提高定域性,有着良好的应用前景。从实验出发,利用侧壁绝缘的工具电极以Na NO3为电解液对0Cr18Ni9不锈钢进行窄缝的脉冲电解加工,观测不同脉冲电压峰值、脉冲频率与占空比下的窄缝出入口和它们的宽度差。结果表明:出入口缝宽与出入口宽度差均随着脉冲电压峰值、占空比的增大而增大,随着脉冲频率、工具电极进给速度的增大而减小。     

超声电解复合加工小孔工艺试验研究

为了研究超声电解复合加工难加工材料上小孔工艺,在8 mm厚的不锈钢1Cr18Ni9Ti上进行通孔加工试验。通过正交试验研究了电压、初始间隙、阴极转速和进给速度对小孔直径和表面粗糙度的影响,运用综合平衡法得出最优组合是:电压7 V、初始间隙0.2 mm、阴极转速1 600 r/min、进给速度1.6 mm/min。     

TC4钛合金多孔质电极电火花加工性能研究

采用了一种由紫铜颗粒经高温烧结获得的多孔材料作为工具电极进行了TC4钛合金电火花加工性能实验研究。多孔质工具电极可利用颗粒间孔隙形成的流道在加工过程中实现分布式的全向内冲液,增强钛合金电火花加工中的排屑作用。实验结果表明,多孔质电极能够采用不抬刀方式加工,其加工效率可达实体铜电极的3倍;且由于在冲液条件下钛合金加工屑向工具电极的反粘附着行为,使得其电极相对损耗率大幅降低。对半封闭复杂型腔的加工实验结果表明,采用多孔质电极进行粗加工能够大幅缩短加工时间,显示了多孔质电极在有一定深度的钛合金复杂型腔加工中具有较强的加工能力。     

TC4钛合金微孔加工钻削力的仿真与试验研究

通过对TC4钛板上钻削?0.1mm微孔的研究,建立了一种能够精确预测钻头所受钻削力的切削力模型。利用解析法分别将主切削刃和横刃离散成一系列斜角切削单元和直角切削单元;应用Deform软件,并充分考虑微细加工中特有的尺寸效应,模拟出每个单元所受的力;建立切削单元的局部坐标系与整个钻头的整体坐标系,将每个切削单元所受的力转化为整个钻头所受的力,进而求出整个钻头的轴向力与扭矩。通过多组工艺参数的仿真与实验,表明该切削力模型能够比较精确地测出微钻削过程中的钻削力。     

基于异形孔等效放电面积的微细电火花加工技术

针对喷丝板异形孔加工这一工艺难题，分析了微细电火花加工系统的关键技术，并对传统晶体管可控式RC脉冲电源电路拓扑进行了改进，设计并研制出适合微细电火花加工的新型微能脉冲电源。针对等效放电面积对微小异形孔加工效率及加工精度的影响进行了详细的理论分析与大量实验研究，为合理地选择加工规准提供了可靠的理论与实践依据。     

TC4板材自阻电加热数控渐进翻边路径研究

提出了利用局部自阻电加热渐进成形工艺对TC4板材进行翻边成形。对自阻电加热渐进成形的设备和工艺进行了适当的改进,得到了适合于自阻电加热渐进成形翻边的实验设备与方法。为得到完整无损的零件,提出了三种不同的成形路径,并对三种成形路径所得零件的翻边系数、成形质量进行了比较。试验结果表明,三种成形路径都在一定程度上提高了翻边的成功几率,经过对比,最佳成形路径得到确定。在最佳成形路径中,初始成形角的大小会对零件的厚度分布产生影响。     

Fabrication of Superhydrophobic Micro Post Array on Aluminum Substrates Using Mask Electrochemical Machining

Surfaces with controllable micro structures are significant in fundamental development of superhydrophobicity. However,preparation of superhydrophobic surfaces with array structures on metal substrates is not effective using existing methods. A new method was presented to fabricate super-hydrophobic post arrays on aluminum(Al) substrates using mask electrochemical machining and fluoridation. Electrochemical etching was first applied on Al plates with pre-prepared photoresist arrays to make the post array structures. Surface modification was subsequently applied to reduce the surface energy, followed by interaction with water to realize superhydrophobicity. Simulation and experimental verification were conducted to investigate how machining parameters affect the array structures. Analysis of the water contact angle was implemented to explore the relationship between wettability and micro structures.The results indicate that superhydrophobic surfaces with controllable post structures can be fabricated through this proposed method, producing surfaces with high water static contact angles.     

水包油型乳化液钛合金TC4电火花加工特性研究

为解决钛合金在煤油介质中电火花加工效率低及在蒸馏水介质中加工表面质量差的问题,提出利用乳化剂将煤油和蒸馏水超声振动后形成水包油型乳化液作为工作介质的加工方法。分别以煤油、水包油型乳化液和蒸馏水为工作介质,对钛合金TC4进行放电加工试验,从加工效率、电极相对损耗率和表面质量三个方面,对比研究了不同工作介质中钛合金电火花加工的特性。试验结果表明：水包油型乳化液中的加工效率是煤油中加工效率的两倍左右,工件表面粗糙度值Ra比蒸馏水中的Ra值减小了15%~20%,加工后工件表面微裂纹较少,表面较平整,但其电极相对损耗率高。     

工程陶瓷孔复频超声加工方法的研究

超声加工方法广泛应用于工程陶瓷等硬脆材料的加工生产中。传统超声加工方法运动部件较多,操作复杂,为提高加工效率、降低成本,提出了复频超声加工方法,并建立了自由质量块的数学模型,分析了复频超声加工方法的加工原理,设计并加工了一套复频超声加工装置,并对陶瓷材料进行了实验研究,得到不同加工条件下各试件的材料去除率;比较各试件的材料去除率,发现复频超声加工方法相较于传统超声加工,其加工效率可以提高3倍,这为复频超声加工的设计及推广提供了理论指导。     

超声波加工建筑玻璃小孔的试验研究

本文通过超声波加工建筑玻璃小孔的试验，探讨了工具振动的振幅、频率、工件材料、进给压力、工作介质等主要加工参数对去除率的影响和工具设计及加工效果。