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TiC/Ni金属陶瓷材料电火花加工试验与放电蚀除仿真研究

李宗峰  
【摘要】:金属陶瓷材料因其具有优异的性能,在航空航天、加工制造、温度测量、石化工业等领域具有广阔的应用前景。金属陶瓷的推广使用,很大程度上取决于其加工技术的发展,但由于其高强度、高硬度、易脆性和机械加工困难等特点,严重影响了其在各领域中的应用。因此,金属陶瓷的加工技术难题是目前急需解决的问题,对金属陶瓷电火花加工技术进行研究具有十分重要的意义。本文在综述了金属陶瓷材料和电火花加工技术的研究现状基础上,从温度场仿真分析、工艺试验研究、表面微观特性分析和工艺参数优化等方面对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工技术进行了研究。建立碳化钛颗粒随机分布模型,对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工单脉冲放电温度场进行仿真,研究了峰值电流和脉宽对材料蚀除凹坑尺寸的影响;通过与材料均一分布模型仿真结果的比较,验证了颗粒随机分布模型仿真的有效性;建立基于单脉冲放电温度场结果的材料蚀除率和表面粗糙度预测模型,并通过相关的实验进行了验证。进行Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工工艺试验,研究了正负极性、峰值电流、脉宽及脉间等加工工艺参数对工件材料蚀除率、侧面间隙和表面粗糙度的影响规律;通过对Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工表面形貌、成分分析,研究了Ti C/Ni金属陶瓷电火花加工的表面微观特性,分析了加工参数对蚀除方式和蚀除程度的影响,得出不同峰值电流时材料蚀除方式有明显差异,而脉宽的变化不改变蚀除方式的类型,只改变蚀除作用程度,并对不同加工区域表面熔化凝固层和不同表面裂纹的形成过程进行了分析并提出减少裂纹的措施。设计了以峰值电流、脉宽、脉间、伺服电压、伺服速度和抬刀周期作为加工工艺参数,以工件材料蚀除率、侧面间隙和表面粗糙度作为研究工艺目标的正交试验,采用信噪比和灰关联度分析相结合的方法对正交试验结果进行单目标和多目标优化分析,优选出满足各个工艺目标要求的最优加工工艺参数组合方案。通过试验验证,单目标优化后工件材料蚀除率提高了3.76%,侧面间隙减小了29.34%,表面粗糙度减小了5.31%;多目标优化后工件材料蚀除率降低了13.95%,侧面间隙减小了17.99%,表面粗糙度减小了3.58%。


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1 李宗峰;TiC/Ni金属陶瓷材料电火花加工试验与放电蚀除仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 王松;TiC/Ni金属陶瓷的制备以及其高温力学性能的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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