基于ANSYS的气中微细电火花沉积工艺参数的研究

通过选取合适的热源模型、热边界条件和放电通道半径等,建立了气中微细电火花沉积加工的热传导模型.利用ANSYS有限元分析系统,对单脉冲条件下的工具电极和工件的温度场进行数值模拟,并预测了其工艺参数.通过试验验证了该方法对预测气中微细电火花沉积工艺参数的适用性.     

基于ABAQUS的煤油介质中电火花表面强化工艺参数的研究

选取合适的热源模型、热边界条件和放电通道半径公式等,建立了煤油介质中电火花表面强化的热传导模型.在此基础上,利用ABAQUS有限元分析系统,模拟了煤油介质中电火花表面强化的单脉冲瞬态温度场,研究了电流增大对温度场的影响,并对单脉冲条件下的工具电极和工件在不同峰值电流下的温度场进行数值模拟,预测了电火花表面强化的工艺参数...     

微细电火花小孔加工过程仿真

微细电火花小孔加工过程中存在的电极损耗问题,严重影响了孔的加工精度.以单脉冲放电理论为基础,改进了微细电火花小孔加工过程的仿真模型,对工具与工件加工形状的变化过程进行了仿真研究.与实验结果相比,模型能较好地预测电极损耗及其对工件形状精度的影响,从而为进一步研究电极离线补偿提供了一种经济、可行的方法.     

电火花沉积WC-12Co涂层单脉冲温度场数值模拟

为了确定电火花沉积WC-12Co涂层的温度场,通过选用合适的热源和热边界条件,建立电火花沉积WC-12Co涂层热传导模型. 利用ANSYS有限元软件进行数值模拟,得到了电极材料及工件材料的温度等值面、温度分布曲线以及温度随时间变化曲线. 通过设置温度场等值线确定了材料熔化和气化区域大小. 同时文中研究了工艺参数对熔化和气化区域的影响,并预测最佳工艺参数的范围. 通过电火花沉积试验验证了模拟预测结果的正确性,得到了可以获得良好沉积形貌涂层的最佳工艺参数.     

微细电火花放电通道自身磁场仿真研究

针对微细电火花加工中放电通道等离子体电流沿电极轴向产生较强的环向磁场问题,以放电等离子体理论和麦克斯韦方程为基础,基于假设,建立了放电通道自身磁场的物理模型。结合放电通道自身磁场形式和磁场分布的特点,从静磁场微分方程出发,给出了该物理模型的理论求解方法,并应用Ansoft Maxwell有限元分析软件,对微细电火花放电通道的磁场分布和磁场强度进行了仿真分析,得到了放电通道自身磁场特性的变化规律,以及微细电火花加工工艺参数对放电通道等离子体自身磁场强度的影响规律。     

微小回转结构微细电火花线切割加工工艺研究

在分析微细电火花线切割加工回转结构所需工艺条件的基础上,搭建了循环往复走丝微细电火花线切割回转结构加工系统,进行了方电极和微细金字塔阵列结构的微细电火花线切割加工基础实验。在加工过程中,根据切割厚度对微细金字塔阵列结构加工精度的影响,设计加工了阶梯型工件进行分析验证,总结了切割厚度对放电间隙补偿的影响规律。     

液相脉冲放电沉积涂层的温度场模拟及研究

通过有限元数值模拟的方法,选取合适的热源模型、热边界条件,建立了液体介质中在45钢表面进行脉冲放电沉积TiC陶瓷涂层的热传导模型。采用有限元分析软件ANSYS对液相脉冲电火花放电表面温度场进行数值模拟,研究了脉冲电流参数对温度场和涂层表面形貌的影响。结果表明:工具电极的最高温度远高于工件的最高温度;温度均在轴向上降低较快,而在径向上分布较均匀;最高温度随加工电流的增加呈缓慢下降趋势;随脉冲电流的增大,沉积到工件上的火山口状涂层颗粒明显增大。     

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。     

电火花成形加工工具电极损耗预测

电火花成形加工过程中,极间放电在蚀除工件材料的同时,也会对工具电极带来一定程度的损耗,进而影响工件的尺寸及形状精度,降低加工效率。目前普遍采用更换电极重复加工的方式来获得最终形面,需要消耗大量的工具电极和工时。针对电火花加工的工具电极损耗展开了研究,通过系统地分析所得电极形面特征及进给方向与损耗量之间的关系,建立了实用的电极损耗预测模型。通过实验证明了该模型能准确预测工具电极形面损耗,为电火花加工的电极损耗预测提供了有效方法。     

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。     

大面积聚晶金刚石复合片电火花加工温度场及应力场的数值模拟

在研究电火花加工机理的基础上,基于有限元原理,建立了电火花连续脉冲放电磨削聚晶金刚石复合片时的物理模型,对磨削过程工件表面的温度场、应力场分布及工件材料的变形规律进行了模拟分析.研究了脉冲宽度及峰值电流对温度场、应力场分布及复合片变形量的影响规律.结果表明,有限元法是分析大面积聚晶金刚石复合片电火花磨削过程中温度场、应力场及变形的一种有效方法,其计算结果可用来指导制定合理的加工工艺参数以提高加工质量和加工效率.     

连铸坯在加热炉内的温度场数值模拟

采用MSC.Marc有限元模拟软件对加热钢坯进行埋偶试验,得出加热炉内部的实际炉气温度,并以此为边界条件。以钢坯入加热炉时的温度为初始条件,建立钢坯在加热炉内的三维温度场模型;计算钢坯在步进式加热炉内的温度场变化情况,得出不同热装温度的钢坯在加热炉内的温度变化;优化实际生产中的加热工艺。该研究为提高工厂生产效率,节约能源起到指导作用。     

磁场模拟在磁控溅射/阴极弧离子镀中的应用

针对磁控溅射和阴极弧离子镀沉积技术存在的局限性,采用有限元分析方法(Finite element method,FEM)进行磁场模拟,优化设计外加电磁线圈的结构和磁场分布位形,并应用于磁控溅射沉积透明导电氧化物和阴极弧离子镀沉积硬质薄膜中。分析了外加电磁线圈磁场对磁控溅射等离子体辉光变化、磁控靶磁场平衡度/非平衡度、以及线圈位置对等离子体特性和靶材利用率的影响。设计和制作了轴对称磁场和旋转磁场,研究了它们对阴极弧离子镀弧斑运动形貌和薄膜表面大颗粒等特性的影响。通过控制弧斑运动状态,可以得到不同程度的颗粒分布,实现颗粒的可控沉积,减少薄膜表面大颗粒的污染。     

旋转电极电火花沉积/堆焊的放电机理

为了研究旋转电极电火花沉积/堆焊的放电机理,文中进行单点间隙放电、单点接触放电和旋转电极连续放电试验,对放电过程中两极之间的电压和电流波形进行了采集和分析. 结果表明,在一定的电压和间隙条件下,电极与基体之间的介质能够被击穿出现间隙放电现象. 接触放电现象主要包括短路放电和间隙放电两个阶段. 旋转电极沉积/堆焊过程中电极与基体的接触状态复杂多变,放电过程中既存在非接触放电现象,也存在接触放电和短路放电现象,其中大部分是接触放电现象.     

电极力对Cr12MoV电火花沉积YG6工艺影响

电火花沉积工艺自21世纪初开发以来,由于放电时间短,沉积层结合力强,被广泛应用于材料延寿及表面改性等领域.文中利用自动电火花沉积系统,结合高速摄像技术、金相分析技术,研究了Cr12MoV模具钢沉积YG6工艺过程,分析了电极力对沉积表面粗糙度、沉积效率的影响规律.结果表明,电极力是影响沉积层质量与沉积效率的关键参数,通过反复试验得到该工艺中的最优电极力参数为1.6 N,在此参数作用下,电火花放电形成了火花放电为主与短路放电为辅的放电形式,沉积效率高,表面粗糙度低.     

类金刚石薄膜的拉曼光谱研究

利用脉冲碳等离子体源可以直接在Ｓｉ片和Ｇｅ片镀制类金刚石薄膜。被镀制的类金刚石薄膜一般采用激光拉曼光谱仪进行定性分析。实验结果表明：ＳＰ＾３成分含量与ＳＰ＾２成分含量之比,与放电回路的电压有关,在一定电压范围内,随电压的增加,ＳＰ＾３与ＳＰ＾２之比增大,从而选择出镀制类金刚石薄膜的最佳工艺参数。     

PZT激励同步压缩放电通道微细电火花加工工艺参数对加工结果的影响

提出了压电陶瓷(piezoelectric ceramic transducer,PZT)激励同步压缩放电通道微细电火花加工,目的在于改善微细电火花加工的放电环境。介绍了PZT激励同步压缩放电通道微细电火花加工原理,研究了开路电压、脉冲宽度、脉冲频率和峰值电流对其电极损耗和材料去除率的影响,并与不采用压缩通道方法的微细电火花加工进行了对比。结果表明:同等条件下,采用PZT激励同步压缩放电通道技术,提高了加工过程的稳定性和材料去除率,降低了电极损耗率,有效改善了放电环境。     

Research on lateral instability of the uniform-charged droplet stream during droplet-based freeform fabrication

A droplet initial displacement assumption was made and a dynamic model of the charged droplets was developed to understand the lateral instability of the uniform-charged droplet stream for freeform fabrication. The distribution of charged droplets depending on deposition distance was obtained based on this dynamic model after the droplet charge was calculated by the FEM. Then, a droplet charging and depositing apparatus is set up to generate the uniform-charged droplet stream. The droplet charge was measured and the droplet distributions at different distances were collected in the experiment. The results show that the theoretical radius of droplet distribution area agrees well with the mean experimental value at the deposition distance of 50 cm. The theoretical trend of droplet stream dispersion fits well with experimental result. The maximum accurate deposition distance within which the radius of distribution area is less than one droplet diameter is about 27 cm according to the prediction of droplet distribution, which provides the basis for further accurate metal droplet deposition.     

纯铜双辉等离子体渗镍层形成及扩散机理分析

采用双层辉光离子渗金属技术实现了在纯铜表面的渗镍，对渗层中镍元素的分布进行了测定，用扩散偶方法计算了铜镍等温互扩散系数，并对在辉光放电中影响扩散系数的因素进行了讨论。结果表明，纯铜双层辉光离子渗镍是一个先吸附沉积再扩散的过程，利用扩散偶方法求得的等温互扩散系数随试验温度及表面镍浓度的提高而增大。只要合理选择放电条件下的各工艺参数，便可以有效控制渗层中的镍含量及分布。     

Investigation of thermal behavior on cylinder liner during its boring process

Research was conducted on the effect of cutting conditions on temperature rise of cylinder liner during cylinder-boring process. A finite element method (FEM) model was developed to confirm suitable cutting conditions by predicting the temperature distribution in a cylinder liner and thermal expansion of the cylinder liner. To analyze the temperature distribution in the cylinder liner during machining, the partition of the total heat generated during machining which flows into the cylinder liner has to be investigated. A method combining experiment with analysis, called an “inverse heat transfer method”, was used to estimate the heat percentage flowing to the cylinder liner in this paper. To capture the required data for the inverse heat transfer method, sets of dry and wet boring experiments were conducted to estimate the temperature distribution in the cylinder liner wall and the cutting force during machining. The influence of the cutting conditions (for example: cutting speed, feed rate, depth of cut, cutting fluid) on the cutting force and temperature distribution in a cylinder during machining was investigated, and the heat partition flowing to the workpiece under various cutting conditions (especially, under high-speed cutting, with a maximum cutting speed up to 900 m/min) was then determined. A three-dimensional FEM analysis model was developed to simulate the temperature distribution in the cylinder liner and thermal expansion of the cylinder liner during machining. Then, the suitable cutting conditions in cylinder boring were confirmed by FEM analysis. To investigate the influence of the air cooling on the temperature distribution in the cylinder liner after machining, the change of temperature distribution in the cylinder liner under air cooling was predicted.