盐溶液管电极电解加工钛合金深小孔

管电极电解加工采用中空金属管作为阴极工具对工件进行电解蚀除,在深小孔加工方面具有独特优势。为了避免酸性电解液对环境造成的危害,管电极电解加工采用中性盐溶液替代酸性溶液作为电解液。通过研究初始加工间隙、进给速度、电解液压力、电参数对钛合金深小孔加工的影响,择优选取加工参数,在20 mm厚的TC4钛合金工件上加工出了深径比大于10的通孔。     

钛合金微铣削辅助电解复合加工试验研究

针对钛合金在NaNO3电解液下易钝化而导致电解加工中断的问题,提出了钛合金微铣削辅助电解复合加工方法,首先设计了微铣削辅助电解复合加工工具,建立了复合加工深度轮廓的数学模型,并通过单因素试验研究了不同进给速度、主轴转速、加工电压对复合加工的影响。结果表明：这些参数中对复合加工深度和材料去除率影响最大的是进给速度,对轮廓定域性影响最大的是主轴转速。在进给速度3 mm/min、加工电压24 V、主轴转速2 000 r/min的试验参数下,加工获得的表面质量效果较好,加工深度轮廓试验曲线与数学模型达到了较好的吻合。     

电解加工中电解液对钛合金TC4型面加工质量的影响研究

研究了电解加工中不同组分电解液对钛合金TC4工件表面成形质量的影响。通过试验对比分析得出:在质量分数15%Na Br+10%Na Cl电解液中,电解加工TC4试样可获得较好的表面质量,加工表面光滑且有金属光泽,表面粗糙度为Ra1.421μm;同时,不同组分电解液对加工工件亚表面层的影响均不大。研究结果为民航发动机钛合金制的零部件维修提供了技术储备。     

铣削参数对TC4钛合金铣削稳定性影响的研究北大核心

为研究硬质合金4刃等距立铣刀铣削加工参数对铣削TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律,基于ABAQUS有限元软件建立了硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金工件的三维铣削模型,根据实际加工情况施加约束条件,以刀具的角速度和进给速度作为仿真试验的输入载荷变量,并设计了正交试验探讨不同铣削参数时TC4钛合金铣削切削力随时间的变化规律。根据仿真分析结果可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时其主分力正负变异系数最小分别为2.63%、1.31%,表明铣削过程中切削力随时间变化时较为平稳。若将进给分力作为切削力观测因素发现,当刀具角速度为265 rad/s、进给速度为1650 mm/min时切削力值较为平稳。从仿真结果得知背分力远小于主分力和进给分力,其值在0~10 N范围内波动,对铣削稳定性影响较小。综合分析可知,当刀具角速度为314 rad/s、进给速度为1800 mm/min时从切削力角度观测,既能使铣削过程具有良好稳定性又具有较好的加工效率。     

多阶内锥孔液力自驱动旋转磁场辅助电解加工

针对电解加工多阶内锥孔类零件表面质量差的问题,提出了液力自驱动旋转磁场辅助电解加工方法,建立液力自驱动旋转流场模型并进行流场仿真,结果表明：当阴极叶片为3片、叶片厚度为0.8 mm、电解液流速不低于5 m/s时,阴极芯轴尾部叶轮可实现稳定旋转。在此基础上,设计了液力自驱动旋转磁场辅助电解加工阴极,在加工电压10 V、电解液温度30℃、电解液压力1.6 MPa、阴极进给速度5 mm/min时,利用复合电解液进行添加旋转磁场和不加磁场的多阶内锥孔电解加工工艺对比试验,结果显示：在相同加工参数下,添加旋转磁场加工的工件表面粗糙度值为Ra0.437μm,较无磁场大幅降低。     

管电极电解加工小孔实验研究

管电极电解加工是以中空管电极为工具对工件进行电解蚀除的一种加工方法,在制造飞机发动机叶片气膜孔方面具有独特优势。利用中性盐溶液代替酸性溶液作为电解液,分析了电压和电解液浓度对孔径的影响、不同的进给速度配合不同的电压值对加工深度的影响。结果表明:采用套管绝缘后的管电极在进给速度为0.42 mm/min、电压为14 V时可稳定加工直径为600μm、深度为12 mm的深小孔。     

含气率对钛合金TC4混气电解加工特性的影响

针对钛合金TC4材料在不同含气率下的混气电解加工特性,设计了一种可调节含气率的气液混合装置,利用钛合金TC4台阶面毛坯进行对比实验,研究含气率对钛合金TC4混气电解加工的整平能力、加工表面质量及杂散腐蚀的影响。结果表明:相比于常规电解加工技术,混气电解加工可显著提高钛合金TC4的加工整平比,大幅减少杂散腐蚀,且含气率越大,整平比越高,杂散腐蚀程度越低;但含气率的增大会使材料去除率下降,且混气电解加工钛合金TC4的表面质量低于常规电解加工。     

扩压器套料电解加工流场优化设计及实验研究

在电解加工中,合理的电解液流场能改善加工稳定性、提高加工效率。针对扩压器电解加工开展了流场优化研究,设计了流道出液转角式的正冲流动方式,建立了不同进液口转角间隙的流道模型,利用ANSYS进行了流场仿真优化分析。结果表明:在转角间隙值为0.3 mm时,加工区流速分布的均匀性最好,且电解液达到了较高的流速。同时,在转角间隙为0.3 mm时开展了扩压器电解加工提速实验,当阴极进给速度为0.7 mm/min时加工出了轮廓完整且表面光洁的叶片,验证了流场仿真优化的合理性。     

TC4钛合金异形壳体成型工艺研究

对TC4钛合金异形壳体热成型模具和成型工艺进行研究,阐述了加热制度、成型速度等因素对壳体成型质量的影响.实验结果表明,对TC4挤压管坯采用两道次成型,成型温度780℃,第一道次压下速度7 mm/s,第二道次压下速度5 mm/s,可以获得满足要求的异形壳体.     

医用钛合金动态磁场集群磁流变抛光加工研究

目的 获得超光滑表面且无毒性残留的医用钛合金.方法 采用半固着磨料的新型动态磁场集群磁流变抛光方法加工医用TC4钛合金,研究磨料种类、粒径、抛光时间、加工间隙和抛光盘转速等工艺参数,对医用钛合金表面形貌和表面粗糙度的影响规律,使用扫描电镜对抛光前后的医用钛合金表面进行成分分析.结果 医用TC4钛合金表面形貌受磨料形状和硬度的综合影响,Al2O3磨料相对SiC、SiO2和B4C磨料能获得更高质量的表面.随着Al2O3磨料粒径的增大,表面粗糙度先减小、后增大,5μm的Al2O3抛光效果最佳.加工间隙从0.8 mm增大到1.2 mm,表面粗糙度先减小、后增大,在1 mm时加工效果最优.抛光盘转速从15 r/min增大到35 r/min,表面粗糙度先减小、后增大,在25 r/min时加工效果最优.当使用粒径为5μm的Al2O3磨粒,在1 mm的工作间隙和25 r/min的抛光盘转速下抛光4 h时,医用钛合金表面粗糙度Ra从原始的110 nm降低到2.87 nm,表面粗糙度的下降率为97.39％.结论 应用动态磁场集群磁流变抛光方法加工医用钛合金,能够获得无异质成分残留的超光滑表面.     

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。      

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。     

脱合金法在TC4钛合金磁粒研磨光整加工中的应用

为解决TC4钛合金表面材料的定量去除问题,提高TC4钛合金磁粒研磨光整加工的效率,采用电化学脱合金法对不同浓度的Na OH溶液进行分析,得出最佳电解液浓度为1.5 mol/L;利用动电位和恒电位极化确定脱合金临界电压为2.1 V。在1.5 mol/L NaOH溶液中,2.1 V电压下进行脱合金试验,TC4钛合金表面获得连续均匀的纳米多孔结构。脱合金3、6、9 h后,工件表面纳米多孔层的维氏硬度分别降低29.4%、39.5%、46.7%。摩擦磨损试验中,磨球穿透纳米多孔层的时间分别为11、21、35 min,纳米多孔层厚度分别达到2.2、3.8和6.2μm。对TC4钛合金和脱合金工件进行磁粒研磨光整加工,研磨加工165 min后,TC4钛合金表面6.2μm厚度的磨痕得到有效去除;研磨加工45 min后,脱合金工件表面6.2μm厚度的纳米多孔层被有效去除,研磨效率提升72.7%。使用脱合金-磁粒研磨复合加工的方法,实现了TC4钛合金表面材料的定量去除,而且降低了表面材料的维氏硬度,提高了磁粒研磨的加工效率。     

脉冲振动电解加工对圆柱型面复制精度的影响

开展了不锈钢材料脉冲振动电解加工的试验研究,设计了试验所需的工装夹具、工具电极和电解液流场。采用圆柱型面的工具电极电解加工不锈钢工件,通过对比试验分析了直流匀速进给电解加工和脉冲振动电解加工的精度差异,并优化了加工参数,获得了较佳的进给速度和脉冲电流占空比。对比二种加工方式证明脉冲振动电解加工能有效提高电解加工精度。     

钛合金螺纹成型的有限元分析

以TC4钛合金螺栓搓丝成型过程为研究对象,利用ABAQUS有限元软件进行仿真分析,得到切向速度、径向进给速度和摩擦因数对螺纹成型质量的影响规律。结果表明：搓丝板切向速度和摩擦因数对螺纹成型质量有显著影响,而径向进给速度对螺纹成型质量影响很小;切向速度低于300 mm/s时螺纹成型质量较好,高于300 mm/s时成型质量较差;随着摩擦因数的增大,螺纹成型质量先变好后变差。通过对比分析,确定TC4钛合金最优的螺纹搓丝成型参数为切向速度300 mm/s、摩擦因数0.3~0.4。所得出的结论可为企业TC4钛合金螺纹搓丝成型工艺参数的选择提供参考。     

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.     

混合缓蚀剂对铜合金腐蚀性能的研究

利用恒电位法，研究了8-羟基喹啉与MBT不同浓度配比的混合缓蚀剂对铜合金的缓蚀效率的影响.通过极化曲线分析各种因素对缓蚀率的影响，从而找到缓蚀效果最好的配比.实验证明：混合缓蚀剂的缓蚀效率与浓度没有线性关系，而与一定的配比有关.       

涡轮叶片气膜冷却孔电解加工气液两相流场特性分析

以高温镍基合金Inconel718为基材进行气膜冷却孔电解加工基础试验,在电解加工过程中,阴极反应界面析出氢气,导致电解液的电导率不再是一个常数,从而影响冷却孔的加工成型精度。结合前期基础试验,建立冷却孔电解加工流道二维模型,基于COMSOL Multiphysics软件对冷却孔端面间隙内气液两相流场进行仿真,研究加工电压、电解液入口压力及管电极进给速度对氢气析出量的影响,并定性地分析电解加工过程中气泡率与电导率之间的关系。由仿真结果可知:氢气的体积分数随加工电压和电极进给速度的增大而增大,随电解液入口压力的增大而减小,且氢气体积分数越大,电解液的电导率越小。     

外圆车削TC4钛合金颤振稳定性极限预测

外圆车削加工TC4钛合金过程中,再生型颤振会在工件表面留下不规则的振纹,严重影响了钛合金的表面加工质量。考虑外圆车削动力学参数的影响,建立了外圆车削TC4钛合金再生型颤振动力学模型。在KDN数控车床上进行动力学参数识别试验,将试验结果代入所建模型解析解中,利用MATLAB软件绘制外圆车削稳定性叶瓣图并得到外圆车削加工TC4钛合金的极限切削深度为0.553 2 mm。进行外圆车削试验,对试验结果进行时域分析以及粗糙度分析。试验结果表明:当切削深度小于0.553 2 mm时,无论转速取何值,车削都相对稳定;当切削深度大于0.553 2 mm,但与转速构成的点位于叶瓣图曲线下方时,其振幅平均值、粗糙度较小,与前者相差不大,车削稳定;当切削深度与转速构成的点位于叶瓣图曲线上方时,与叶瓣图曲线下方相同转速的点对比,其振幅平均值增大了1倍左右,粗糙度值增大了31%左右,车削不稳定。试验分析结果验证了所绘稳定性叶瓣图的可靠性,对实际加工具有一定的指导意义。     

微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响

采用直流稳压电源,在Na2SiO3、Na3PO4电解液中对TC4钛合金表面进行微弧氧化处理,研究了微弧氧化对TC4钛合金高温抗氧化性能的影响.结果表明,经微弧氧化的TC4合金高温抗氧化性能明显优于TC4钛合金;在750℃循环氧化100h后,经300V电压微弧氧化60 min的TC4钛合金的氧化增重为7.8 mg/cm2,而未经微弧氧化处理的TC4钛合金氧化增重为30.51 mg/cm2;随着微弧氧化时间增长和电压的增大,微弧氧化TC4钛合金的高温抗氧化性能也增强.