收藏本站
《南京航空航天大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微小孔电火花—电解复合加工基础研究

张彦  
【摘要】:随着航空工业不断发展,航空零部件微小孔结构越来越多,加工要求越来越高,如何实现微小单/群孔结构高效、高质量加工是一项重要技术难题。本文聚焦于航空发动机零部件微小单/群孔的高效、精密、无重铸层加工基本问题,包括加工方法的提出、加工设备的设计研制、关键问题的解决以及典型航空材料微小群孔结构的加工,进行了大量实验分析和研究,主要完成了以下几个方面的内容:(1)提出了基于低电导率盐溶液的电火花-电解复合制孔方法。分析了电火花-电解复合加工机理,并通过电火花-电解复合加工现象观测、电压/电流波形及产物分析,阐明了电火花-电解复合加工的材料去除机理;进行了微小孔加工实验,实验结果证明了电火花-电解复合加工可以实现微小孔的高效、高质量、无重铸层加工,并详细分析了不同工作液电导率对电火花电解复合加工效果的影响,优化出较适宜的盐溶液电导率参数为3m S/cm。(2)开展了高压内冲液管电极电火花-电解复合加工工艺研究。分析了不同冲液压力对管电极冲液流速及加工产物排出的影响;通过与浸液加工和传统冲液压力对比发现,采用外径500μm的管电极,高压内冲液材料去除效率可以达到176.471μm/s,约为传统冲液压力加工效率的2倍,浸液式加工效率的60倍,且较好的改善了加工孔壁的表面质量;针对外径为200μm、300μm和500μm的管电极,研究冲液压力对材料去除率、加工孔径、锥度的影响,综合实验结果得出:对于外径为500μm的管电极,其冲液压力在4-12MPa范围内越大越好,而对于外径为200μm和300μm的管电极而言,较为适宜的冲液压力应选取为10Mpa。(3)提出电火花-电解复合加工管电极内孔结构的改进方法。针对外径为1000μm的管状工具电极,设计、研制出不同内部结构,分析了内孔结构对工作液流速的影响规律;通过实验发现单孔管电极内孔直径增加可以有效改善电火花-电解复合加工效果;但单孔管电极存在残留中心柱的问题,为了解决该问题,设计和研制了双孔、多孔内部结构管状电极,并验证了其对残留中心柱的去除效果;针对单孔、双孔、多孔及棒状电极进行了对比实验发现:相比于单孔管电极和棒状电极,采用双孔、多孔内部形状的管电极可以有效提高电火花-电解复合加工的加工效率、加工精度以及加工表面质量,并且通过分析得出采用双孔管电极的加工效果最好。(4)结合电火花-电解复合加工特点及气膜冷却孔加工的特殊工艺需求,提出了六轴数控电火花-电解复合加工系统设计方案,主要包括机床主体结构、工作液循环系统、电源系统等。并在搭建的电火花-电解复合加工平台上进行了相关实验研究。(5)针对镍基单晶高温合金(DD6)进行电火花-电解复合制孔实验研究。基于正交实验方法进行工艺参数优化,得出最佳参数组合为脉冲宽度为12μs,脉冲间隔为30μs,峰值电流为6A,溶液电导率为3m S/cm,加工后其重铸层残留长度小于整个孔深的1/10;针对电火花-电解复合制孔加工中孔穿透后的漏液、缺液问题,提出了低熔点非金属填充物反衬加工方法,通过实验验证了反衬物对工作液的反流作用。采用反衬工艺的电火花-电解复合加工方法彻底解决了孔出口重铸层残留问题,实现了单晶高温合金的完全无重铸层制孔加工。最终,采用电火花-电解复合加工技术加工出孔径为500μm、深径比大于8的大深径比微小孔,其加工速度为87μm/s。证明了电火花-电解复合加工可实现大深径比微小孔的高效、无重铸层加工。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V261

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王振龙,赵万生,李文卓;电火花加工技术的发展趋势与工艺进展[J];制造技术与机床;2001年07期
2 高上品;美国1999年电火花加工技术交流会暨展览会巡礼[J];电加工与模具;2001年02期
3 徐盛林;日本电火花加工技术的发展现状[J];电加工与模具;2001年03期
4 徐小兵,毛利尚武;日本电火花加工技术的发展动态[J];电加工与模具;2003年01期
5 任福君,李小海;电火花加工技术的新发展[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2003年01期
6 ;镜面电火花加工技术[J];机电工程技术;2004年05期
7 武同晖;智能化电火花加工技术[J];现代制造;2005年06期
8 曹凤国;张勤俭;翟力军;杨大勇;;国际电火花加工技术发展的五大趋势[J];电气制造;2006年03期
9 武同晖;;智能化电火花加工技术[J];电气制造;2006年03期
10 戴喜红;李文卓;;电火花加工技术的高效化研究进展[J];机械工程师;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 迟恩田;;电火花加工技术现状[A];陕西省机械工程学会第九次代表大会会议论文集[C];2009年
2 刘超;王斌修;;电火花摆碾加工工艺及损耗补偿研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
3 王振龙;夏良俊;赵万生;;半导体硅材料的电火花加工技术研究[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年
4 朱红钢;;电火花涂镍工艺[A];陕西省机械工程学会特种加工分会第八届学术年会论文集[C];2006年
5 梁锡昌;刘玉文;;硬齿面内齿轮电火花加工技术及进给系统模型的研究[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年
6 李士英;;电火花超精镜面加工技术研究[A];第五届全国电加工学术年会论文集(电火花成型加工篇)[C];1986年
7 佟浩;王志强;张龙;李勇;贾维溥;;电火花伺服铣削高效加工工艺[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
8 曹凤国;孙琏妮;王燕春;李小兵;王建拓;黄建宇;何北星;;聚晶金刚石工具电火花加工技术的报告[A];第五届全国电加工学术年会论文集(电火花成型加工篇)[C];1986年
9 孙昌树;;电火花精密加工的技术分析[A];第五届全国电加工学术年会论文集(电火花成型加工篇)[C];1986年
10 叶军;;航空发动机零件小孔电火花加工技术的研究[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 赵宁;豪迈科技:研发创新确保产品高品质[N];证券日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 柳阳;超声冲击复合电火花表面强化技术及机理研究[D];天津大学;2015年
2 张彦;微小孔电火花—电解复合加工基础研究[D];南京航空航天大学;2016年
3 黄河;基于内冲液旋转电极的电火花铣削机床与关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 徐安阳;功能电极电火花诱导烧蚀加工机理及试验研究[D];南京航空航天大学;2015年
5 高清;混粉准干式电火花加工技术研究[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 施威;电火花单道扫描加工的脉冲积分作用机理与实验研究[D];中国工程物理研究院;2015年
2 李泽;电火花模糊抬刀控制研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 杨帆;基于多目标遗传算法的电火花电参数优化研究[D];长春工业大学;2016年
4 郁子欣;钛合金格栅精密高效电火花加工技术应用基础研究[D];南京航空航天大学;2015年
5 刘甘霖;高温合金电火花—电解组合加工装置及应用[D];大连理工大学;2016年
6 王远超;炮钢表面电火花沉积MCrAlY性能的研究[D];沈阳理工大学;2016年
7 杨凯;喷雾电火花铣削加工技术研究[D];上海交通大学;2012年
8 胡燕伟;半导体晶体材料表面进电特性及电火花铣削加工研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 戴喜红;高效电火花铣削加工技术研究[D];中国石油大学;2007年
10 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
 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