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《大连理工大学》 2008年
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混粉电火花加工机理及关键技术研究

王元刚  
【摘要】: 混粉电火花加工是通过在常规的煤油基工作液中添加硅、铝等微细粉末来改善放电状态,从而提高表面质量、精加工效率的一种新型加工工艺,能够有效地缓解放电面积和表面质量之间的矛盾、并可显著提高被加工件的表面性能。因此混粉电火花加工技术在模具型腔的大面积光整加工中表现出优越的潜在能力,越来越受到航空航天、汽车、精密机械等行业的重视。 电火花加工技术的放电机理非常复杂,涉及到工作液、工件和电极材料、电源特性、工艺参数等许多因素,而混粉电火花加工中悬浮粉末材料、粒度、浓度改变工作液的介电性能,从而影响电火花放电机制。因此,结合粉末特性以及粉末之间的相互影响来建立粉末—工作液两相混合作用基础,研究混粉电火花加工放电击穿理论,分析工件表面性能和电极损耗机理,必将推动混粉电火花加工工艺的改进和经济成本的降低。 本论文针对当今混粉电火花加工技术研究的热点问题,主要开展了如下四个方面的研究工作: 1.建立混粉工作液液固两相体复合作用理论基础:在讨论粉末性质、尺寸、浓度以及其相互作用对放电过程的影响的基础上,提出新型粉末结构并进行系统分析;研究粉末团聚机理并提出防止粉末团聚的措施;初步建立混粉电火花加工的液固两相体混合理论,为自主开发更符合混粉电火花加工要求的新型粉末提供理论支持。 2.研究混粉电火花加工技术的放电机理:以等离子体理论和电介质理论为基础,分析了放电通道的产生、发展到击穿等一系列阶段;用电树枝概念表征放电通道的生长的过程,论述混粉电火花加工中放电通道的形成机制、并分析了放电工艺参数以及添加粉末对放电通道的影响规律;得出了混粉电火花加工加工稳定性和加工质量提高的重要原因。 3.分析实验、总结工艺规范:通过实验观察放电加工过程中工件和电极表面残留的黑斑的大小和位置变化情况,分析微观形貌、粉末浓度分布等对放电点变化的影响,并以威布尔分布模型为基础推导出混粉电火花连续放电加工中放电点位置变化的规律;在优化实验的基础上系统分析了电规准对表面性能、加工损耗的影响;深入研究电极损耗的机理;总结了混粉电火花加工工艺规范。 4.电火花加工的仿真技术:借助有限元方法分析粉末对放电间隙中的电场、等离子体通道的作用,影响电极损耗的因素;同时运用神经网络实现混粉电火花加工工艺的仿真。 上述研究工作既有利于对电火花放电现象的认识和了解,为掌握混合两相体的击穿特性和击穿机理、精密电火花加工工艺提供理论依据,同时也为工业应用提供技术支持。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG661

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