收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氮化硅陶瓷的电火花精加工研究

王佳新  
【摘要】:氮化硅绝缘陶瓷因其具有耐高温、强度高等优异性能而具有广阔的应用前景,在其被烧结成型后需要进一步对其加工以提高其精度,才能被投入到高科技产业中去,然而由于其硬度高、脆性大,传统机械加工方法较难对其进行加工,影响了其在工业领域中的应用,因此急需寻找一种加工方法来解决其难加工的问题。电火花加工由于不受材料的综合机械性能(如硬度和脆性)的影响,适合用于氮化硅绝缘陶瓷的加工。本文以提高氮化硅陶瓷的加工精度为主要目的,利用浸液式电火花成型机床,对氮化硅陶瓷电火花加工的放电状态,氮化硅陶瓷电火花加工的去除方式,导电膜的形成,氮化硅陶瓷电火花加工的工艺规律,加工参数的优化进行了研究。介绍并分析了基于辅助电极法的绝缘陶瓷电火花加工的原理,通过大量对比紫铜材料和氮化硅绝缘陶瓷电火花加工的放电波形,发现在紫铜材料的电火花加工时,其火花放电的维持电压基本保持不变,测得其值为17V。而氮化硅绝缘陶瓷的电火花加工放电波形较为复杂,其火花放电状态的维持电压较高且其值变化范围较大,将氮化硅绝缘陶瓷电火花加工的放电状态分为7种,包括空载、高阻火花放电、低阻火花放电、高阻短路、低阻短路等5种基本放电状态,以及由高阻火花放电变为低阻火花放电和由高阻短路变为低阻短路等2种组合放电波形。利用扫描电子显微镜对氮化硅陶瓷电火花加工表面形貌进行观察并利用能谱仪检测其表面成分,经分析发现,导电膜中有碳化硅生成。研究了氮化硅绝缘陶瓷电火花加工的去除方式,主要是熔化、气化及热应力去除。分析了氮化硅陶瓷材料的电火花加工单脉冲放电的热源模型、热边界条件和放电通道半径等,使用有限元软件ANSYS对氮化硅绝缘陶瓷的电火花加工单脉冲放电温度场模拟,研究了脉宽和峰值电流对温度分布和凹坑尺寸的影响。进行了氮化硅陶瓷电火花加工单因素试验,并展开了峰值电流、脉宽、脉间、伺服参考电压、抬刀速度、抬刀高度和电极加工时间对侧面间隙、材料去除率、电极损耗率、表面粗糙度的影响规律的研究。设计了正交试验,采用信噪比和灰关联分析方法对工艺参数进行了优化分析,获得了保证较高的加工精度、较高的加工效率、较低的表面粗糙度和较小的电极损耗率的工艺参数组合,实现了电火花加工工艺参数的优化,并利用试验验证了优化结果,经优化后侧面间隙值可以达到10.143μm。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG661

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 郭永丰,黄荣和,李常伟,刘晋春;非导电材料的电化学电火花复合加工工艺研究[J];电加工;1998年06期
2 余建军;任治军;王辉;;先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用[J];机床与液压;2011年12期
3 杨亮亮;谢志鹏;李双;宋明;;气压烧结氮化硅陶瓷的研究与应用进展[J];陶瓷学报;2014年05期
4 刘永红,刘晋春;非导电陶瓷材料电解电火花打孔工艺[J];制造技术与机床;1998年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李常伟,郭永丰,刘晋春;非导电超硬材料UGEECM复合加工及工艺研究[J];电加工;1999年06期
2 张有;刘志东;邱明波;陈益飞;;绝缘涂层构件电化学放电穿孔技术[J];电加工与模具;2012年01期
3 吴俊杰;谷安;吕传伟;甘金波;;混粉电解电火花复合加工工艺研究[J];电加工与模具;2012年05期
4 邢志;肖国强;;汽车焊接夹具设计的研究与进展[J];科技创新与应用;2014年13期
5 韩义;李清潮;;焊接工装夹具的应用与研究[J];科技创新与应用;2015年20期
6 姚娥;郑卜祥;;客车制造企业工艺装备的管理[J];客车技术与研究;2013年02期
7 禹化宝;张俊华;;汽车焊接夹具设计的研究与进展[J];焊接技术;2013年12期
8 禹化宝;张俊华;;汽车焊装夹具智能设计系统的研发[J];机械设计与制造;2014年02期
9 刘肖利;熊开选;韩闯;刘伟;;液压支架工装的设计研究[J];煤矿机械;2014年11期
10 王望龙;王龙;田欣利;唐修检;张保国;;工程陶瓷特种加工技术的研究现状与进展[J];机床与液压;2015年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 吴码;张军;黄胜;;柱梁焊接工装夹具设计[A];钢结构技术与工程应用最新进展——2014中国建筑金属结构协会钢结构分会年会和建筑钢结构专家委员会学术年会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 马晓宇;阵列孔微细电解加工基础技术研究[D];清华大学;2010年
2 邱明波;半导体晶体材料放电加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 魏臣隽;基于电解电火花效应的硬脆绝缘材料微加工技术[D];上海交通大学;2011年
4 胡玉景;超声振动—磨削—脉冲放电复合加工技术及其智能控制的研究[D];山东大学;2006年
5 金柏冬;气中微细电火花沉积关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 苏树朋;基于气体介质的电火花铣削加工技术及机理研究[D];山东大学;2008年
7 徐小兵;绝缘陶瓷材料电火花加工技术及仿真研究[D];武汉理工大学;2009年
8 王津;电火花加工加工屑和气泡的运动及实现高效加工的控制方法研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董锵;电火花毛化技术的加工试验及其机理研究[D];上海交通大学;2012年
2 许能峰;电火花加工绝缘陶瓷SiO_2的实验研究[D];上海交通大学;2007年
3 汤传建;液中喷气电火花加工试验及机理研究[D];上海交通大学;2008年
4 袁方;电火花深孔套料加工研究[D];西安石油大学;2010年
5 鹿昌剑;电解电火花复合加工在微细加工中的应用研究[D];南京航空航天大学;2012年
6 韦国强;半导体晶体材料放电切割特性及弯丝控制技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 刘剑;重型车辆高强钢主体结构变位工装设计与工艺试验研究[D];南京理工大学;2013年
8 刘祥明;模具钢S136和MIRRAX的EDM实验研究和C、Si元素对EDM特性的影响[D];上海交通大学;2013年
9 朱敬文;基于力反馈控制进给系统的电化学放电加工技术[D];上海交通大学;2013年
10 文波;滑移装载机车架焊接工艺研究[D];吉林大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 刘志华,赵兵,赵青;21世纪航天工业铝合金焊接工艺技术展望[J];导弹与航天运载技术;2002年05期
2 刘永红,王致良,刘晋春;非导电材料的电加工[J];电加工;1994年05期
3 彭刚,江尧忠;氮气压力对氮化硅烧结行为的影响[J];硅酸盐通报;1997年04期
4 陈源,黄莉萍,孙兴伟,蒋薪;烧结助剂对氮化硅陶瓷高温性能的影响[J];硅酸盐学报;1997年02期
5 杨路;姜淑文;王志强;林海;;特种陶瓷烧结致密化工艺研究进展[J];材料导报;2014年07期
6 石现友;陈涵;郭露村;;晶种增韧Sialon陶瓷材料的制备与性能研究[J];陶瓷学报;2010年01期
7 杜大明;魏圣泉;江晓东;白小波;;稀土氧化物对Si_3N_4陶瓷力学性能和显微组织的影响[J];陶瓷学报;2012年01期
8 刘亚;李瑞锋;叶飞;郭露村;;β-Si_3N_4晶种对Si_3N_4陶瓷力学性能和显微结构的影响[J];陶瓷学报;2012年04期
9 邬凤英,庄汉锐,马利泰,符锡仁;氮气压力对烧结氮化硅性能和显微结构的影响[J];无机材料学报;1991年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝昌军,蒋俊,高玲,杨海涛;氮化硅陶瓷的制备及进展[J];江苏陶瓷;2001年03期
2 王裕芳,张志成;低成本氮化硅陶瓷[J];佛山陶瓷;2002年03期
3 李贺红;低成本氮化硅陶瓷[J];国外耐火材料;2002年03期
4 黄永攀,李道火,王锐,黄伟;氮化硅及其微粉的制备[J];山东陶瓷;2003年04期
5 黄永攀,李道火,王锐,黄伟;氮化硅及其微粉的制备[J];佛山陶瓷;2003年10期
6 曹健;丛丽娜;;试论氮化硅的研究及应用[J];陶瓷;2008年04期
7 陕绍云;王亚明;贾庆明;杨建锋;高积强;金志浩;;多孔氮化硅陶瓷的研究进展[J];硅酸盐通报;2009年01期
8 刘淑文;;氮化硅晶相组织的显示与观察[J];陶瓷;1979年04期
9 ;新型氮化硅陶瓷[J];机械工人.冷加工;1982年04期
10 符锡仁;氮化硅陶瓷的性能和应用趋势[J];机械工程材料;1985年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王蓬;杨植岗;吴振宁;王志头;于燕鹏;黄小峰;;氮化硅中超高氮的检测[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(下)[C];2009年
2 杨柳;李建保;杨晓战;;不同热处理温度对氮化硅陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 程荫芊;黄林恒;汪复兴;;氮化硅陶瓷挺柱抗磨性能的研究[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1992年
4 董英鸽;陈树江;张伟儒;;加入纳米氮化硅对氮化硅陶瓷性能与结构影响[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2005学术年会论文专辑[C];2005年
5 杨辉;葛曼珍;江仲华;阚红华;;层状复合增韧氮化硅陶瓷[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年
6 骆俊廷;张庆;张凯锋;;氮化硅陶瓷超塑拉深成形规律研究[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
7 高冬云;王炳磊;苗燕;孙晓玮;;添加稀土氧化物制备多孔氮化硅陶瓷的研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
8 吕鑫;宁晓山;徐伟;陈克新;周和平;;放电等离子烧结氮化硅陶瓷的组织与性能[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
9 王峰;;新颖形貌氮化硅陶瓷材料的合成[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
10 彭萌萌;宁晓山;;氮化硅粉种类对氮化硅陶瓷烧结及热扩散率等性能的影响[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 馨华;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];广东建设报;2000年
2 特约撰稿 张树云;碳化硅陶瓷的制作与应用[N];广东建设报;2004年
3 罗海基;日开发耐高温加钌氮化硅陶瓷[N];中国有色金属报;2003年
4 宋辉;氮化硅基陶瓷材料前景看好[N];中国建设报;2001年
5 施萌;添加氧化镁及稀土氧化物的烧结氮化硅陶瓷[N];中国有色金属报;2002年
6 杨晓占 刘雅政;自增韧氮化硅及其陶瓷轧辊制备技术的研究[N];中国有色金属报;2005年
7 王亚丽;氮化物产业借大飞机项目起飞[N];中国化工报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孙银宝;氮化硅基多孔透波材料制备及其性能表征[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 庞学满;氮化硅基陶瓷复合材料凝胶注模成型工艺研究[D];天津大学;2008年
3 吴雪峰;激光加热辅助切削氮化硅陶瓷技术的基础研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 刘伟;基于单颗磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真与实验研究[D];湖南大学;2014年
5 王百年;纳米氮化硅、氮化碳及碳材料的合成方法探索[D];中国科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚光;髙性能氮化硅陶瓷粉体研究[D];浙江大学;2015年
2 刘官;氮化硅球表面类金刚石膜高温摩擦学性能的研究[D];西安工业大学;2015年
3 王佳新;氮化硅陶瓷的电火花精加工研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 葛伟萍;合金元素对氮化硅制备的影响与研究[D];昆明理工大学;2003年
5 张向军;自蔓燃氮化硅陶瓷的烧结技术研究[D];南京理工大学;2009年
6 程传兵;多孔氮化硅陶瓷及其涂层材料的研究[D];济南大学;2013年
7 赵洋;氮化硅陶瓷改性与构件精密成型[D];西北工业大学;2007年
8 吕冰海;微型氮化硅陶瓷球研磨工艺的基础研究[D];浙江工业大学;2003年
9 王超登;氮化硅陶瓷某典型零件化学机械抛光工艺实验研究[D];湖南大学;2011年
10 李勇霞;高性能氮化硅的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026