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《北京交通大学》 2018年
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放电辅助化学扫描加工气泡特性与工艺研究

徐梦瑶  
【摘要】:进入21世纪以来,航空发动机的相关技术取得了长足的发展,气膜孔用以喷出冷却气体形成壁面气膜来隔热散热,保护航空发动机涡轮叶片在极端高温下工作。下一代航空发动机为达到更高推重比和效率,高温合金叶片上将设计为带有热障层(陶瓷覆层)的复合材料,传统方式难以实现绝缘材料的气膜孔加工。放电辅助化学加工(Spark Assisted Chemical Engraving,SACE)技术具有实现陶瓷热障层的气膜孔无损加工的可能性,本文对该工艺过程进行了实验研究及探讨。本文首先研究电解气泡生成过程的理论模型,分析了气膜形成的规律。利用高速摄像机观察气泡的运动规律,研究了电源特性、浸液深度和电解液浓度对气泡特性的影响。优化了实验参数并提出在电压90V、浸液深度2mm、电解液质量分数5%时,气膜能在加工过程中维持稳定,有利于提高加工质量。通过Comsol软件建立了等粒子碰撞反应模型,获得了加工间隙和电极形状对SACE加工放电的影响规律。搭建了扫描加工实验系统并对加工间隙进行了精确测定,研究了中空和实心圆柱电极对SACE扫描加工工艺的影响,综合考虑了加工质量和效率,选用中空电极扫描加工槽的质量较高。最后使用中空圆柱电极研究了在不同电压和浸液深度下,气泡特性规律对扫描加工效果的影响,验证了气泡的生成过程和气膜的形态对加工结果有显著影响。同时由于扫描加工中微小间隙会影响气膜的厚度和形态,通过不同加工间隙的SACE扫描加工实验,获得了扫描加工槽合理的实验参数,当电压90V、浸液深度2mm、脉宽脉间3.2μs/4.8μs、加工间隙在25∑m~30μm时,中空电极的加工蚀除量较大,加工槽的质量较好。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TG661;V263

【参考文献】
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