镍基单晶高温合金的微孔加工对比实验研究

开展镍基单晶高温合金微孔加工实验研究,探讨不同直径、不同截面形状的电极对微孔的尺寸精度、表面质量、加工效率和亚表面损伤等方面的影响.研究结果表明,微细螺旋电极的加工效率远大于圆柱电极,其中直径200μm的微细螺旋电极的微孔加工效率比相同直径下的圆柱电极提高17%,而直径300μm的微细螺旋电极的加工效率可提高30.56%;微细螺旋电极加工的微孔扩孔量小于圆柱电极的扩孔量,且微细螺旋电极加工得到的孔壁质量优于圆柱电极的;微细螺旋电极所加工的微孔的亚表面损伤层连续且厚度小于圆柱电极所加工的微孔.     

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.     

用于微喷嘴制作的高效微电火花加工技术

针对当前微电火花加工中电极制备效率较低的现状,提出了一种高效率的金刚砂轮辅助线电火花磨削加工微电极的方法.设计制作了卧式布局的微电火花加工系统,进行了微细轴和小孔的加工实验.实验对比分析可知,采用金刚砂轮辅助线电火花磨削加工微电极的方法既可以利用传统金钢砂轮磨削的高效率,又可以利用线电极电火花磨削的高精度,从而有效提高微电火花加工微电极的效率,通过实现高精度微喷嘴的高效制作.应用所制作的微喷嘴进行机械冲击式微滴喷射实验,获得了理想的图形与阵列.     

微细喷油孔电火花加工机床的研制

设计开发了一台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细孔电火花喷孔加工机床.该机床采用卧式布局旋转主轴,主轴转速可调.采用基于压电陶瓷与步进电机结合的宏微伺服进给系统,能实现电极的微步距振动式进给.配有制作微细工具电极的反拷系统,能够在线获得所需的各种尺寸的工具电极.该机床能稳定加工各种柴油机喷嘴的喷孔,尤其适合加工孔径为0.05～0.20 mm的喷孔,加工精度达0.001～0.005 mm,加工效率达到20～50 s/孔.     

微细喷油孔电火花加工机床的研制

设计开发了一台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细孔电火花喷孔加工机床.该机床采用卧式布局旋转主轴,主轴转速可调.采用基于压电陶瓷与步进电机结合的宏微伺服进给系统,能实现电极的微步距振动式进给.配有制作微细工具电极的反拷系统,能够在线获得所需的各种尺寸的工具电极.该机床能稳定加工各种柴油机喷嘴的喷孔,尤其适合加工孔径为0.05～0.20 mm的喷孔,加工精度达0.001～0.005 mm,加工效率达到20～50 s/孔.     

微细电极和孔的电火花加工尺寸一致性工艺

线放电磨削(WEDG)方法巧妙地解决了微细电极的在线制作问题,启动和促进了微细电火花加工技术研究。但对于孔径小于100μm的批量化微细孔加工,WEDG面临微细电极制作及微细孔加工的尺寸一致性问题。该研究在微细电火花加工实验系统改进的基础上,为提高微细电极重复制作精度、进行微细孔的连续加工,提出切向进给的线放电磨削方法,以降低机床定位精度对微细电极制作精度的影响。通过微细电极重复制作和微细孔加工实验,得到微细电极重复制作一致性精度小于2μm,微细孔连续加工直径一致性精度达到±1.1μm。     

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.     

多孔质电极的深孔电火花加工性能

通过制备符合电火花加工要求的多孔质电极并搭建实验系统,对多孔质电极在深孔条件下的电火花加工性能进行了实验研究.结果表明,在工件上表面加工较浅的型腔时,多孔质电极与实体电极的材料去除率相差不大;而在工件上表面加工深孔时,多孔质电极能够以不抬刀的方式进行加工,使其加工效率得到提高,且加工速度不受加工深度的影响;对于较大深度的半封闭复杂型面加工,采用多孔质电极不仅能够提高其粗加工效率,而且可以利用冲液以避免碳柱的产生.     

镍基高温合金高速切削的可能性研究

作为典型的难加工材料,镍基高温合金切削加工性很差,切削力大,切削温度高,切削速度低,生产效率低。高速切削作为本世纪最先进的加工技术得到广泛的应用。本文通过切削实验,从切削力和温度来探讨镍基高温合金GH4169高速切削的可能性。提高切削速度减小切削力,降低切削温度,所以,从减小切削力和降低切削温度的角度看,高速切削镍基高温合金是完全可能的,可认为高速切削是实现镍基高温合金高效切削加工的途径之一。     

柱腔上微孔电火花加工技术

本文利用线电极火花磨削（WEDG)技术加工微细电极,通过电火花加工技术在微靶柱腔上加工直径小于等于20um的诊断孔。对影响诊断孔质量的加工参数进行了优化,并探索了不同加工参数所产生的电极损耗以及直径12μm的电极制备。     

镍基单晶高温合金表面再结晶控制技术的研究进展

针对镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术,结合国内外相关工作的研究状况,从单晶高温合金构件表面再结晶的形成机理、再结晶的表面效应、基于再结晶预防的构件设计、单晶构件热成型过程和冷加工过程再结晶控制技术等几方面,对镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术领域取得的研究成果进行总结和分析。重点论述了各国单晶再结晶控制技术,提出中国镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术存在的差距及未来研究重点。     

基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺研究

为解决电火花加工因放电高温和出口间隙缺液而导致的小孔孔壁表面质量差、孔形精度低的问题,提出基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺方法。通过流场仿真对比了螺纹管电极与圆柱管电极二者加工间隙内流速以及流速的矢量分布,并通过对照实验对仿真结果进行了验证,最后针对电解后处理的加工参数进行了优化。结果表明:相较于圆柱管电极,螺纹管电极能将侧面加工间隙内的轴向流速数值从27.17 m/s提高至52.29 m/s,这更有利于微小加工间隙内加工产物有效排出;小孔经过电化学二次处理后,其锥度降低了近38%,圆度误差约降低了32%,并且高温火花放电导致的孔壁表面缺陷大幅减少;最终获得的小孔精度最高时的电解后处理加工参数组合为电压幅值30 V、电解液质量浓度6 g/L、电解扩孔时间25 s。     

阵列微坑的固态微细电解加工工艺试验

针对传统微细电解加工存在的不足,提出了一种固态微细电解加工方法.使用PEO与Na NO3制备固态电解质,其表面用热压印加工出复杂的微细形貌.研究了不同的加工电压、加工时间对于阵列微坑形貌的影响.研究表明在直流加工电压3,V、加工时间20,min的加工参数下,在阳极表面得到了6行6列形状精度较高的阵列微坑结构.固态微细电解加工方法提高了表面精度及加工质量,具有良好的发展前景和研究价值.     

镍基单晶高温合金微尺度磨削温度仿真

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日－欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面(100),(110)和(111)对微磨削温度的影响规律.结果显示:微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第Ⅱ温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,(111)晶面温度最高,(110)晶面次之,(100)面微磨削温度最小.     

低速WEDM制备的微织构螺旋微铣刀的铣削实验研究

基于五轴低速走丝电火花线切割机床与回转机构相结合的加工方法，制备了后刀面具有微织构的螺旋微铣刀.建立了微织构螺旋微铣刀微刃单元的切削力理论模型，并开展微织构微铣刀与常规微铣刀的对比实验研究.结果表明:微织构螺旋微铣刀的切削力相对于常规刀具降低了30%~40%，相同加工条件下，微织构螺旋微铣刀所加工的表面粗糙度降低至0.745μm，而常规微铣刀所加工的表面粗糙度为1.130μm.     

Inconel 718镍基高温合金铣削过程的数值模拟

在镍基高温合金Inconel 718的铣削过程中,切削参数对铣削过程中切削力、切削温度和切屑形态等影响显著.为了提高工件加工表面质量和加工效率,通过有限元分析软件ABAQUS建立镍基高温合金Inconel 718三维铣削模型,进行Inconel 718镍基高温合金连续铣削仿真分析,重点研究了不同切削条件下切削温度、切削...     

微细电火花加工的关键技术分析

微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点 ,并对各项微细电火花技术的技术特点进行了详细分析。微小进给装置的传动精度及系统的频响较高 ;微细电极的制备技术解决了圆柱、圆锥、螺纹等不同形状的电极或微小零件的制备及对硬质合金、聚晶金刚石等超硬材料的加工问题 ;可控RC脉冲电源技术易于调整脉冲能量 ,避免发生电弧性脉冲放电现象 ;微细电火花加工可与超声加工、电铸加工等技术组合形成各种复合加工技术 ;模糊控制技术可用于控制电火花加工过程。     

微细电火花加工装置及其控制技术

设计开发出了具有四轴三联动的微细电火花加工装置.针对该装置,对微细电极的制作控制技术、成型加工的伺服控制和微三维结构加工过程中电极损耗的补偿控制等进行了深入研究.在充分分析伺服机构性能的基础上,提出针对不同加工目的采用不同的伺服控制策略,不仅解决了伺服机构在微位移进给过程中存在的爬行问题,同时也较好地解决了电极制作过程中存在的伺服振荡问题;对电极损耗的补偿控制技术进行了深入的研究,进而提出了电极损耗的在线补偿策略,该补偿策略作为微细电火花加工控制系统的一个组成部分,使电极损耗的补偿与微细铣削加工的CAD/CAM系统分开,大大提高了微细电火花进行三维微结构加工的实用性.实验加工出最小直径为6 μm的微细轴以及最小直径为10 μm微细孔,并实现了外径为4 mm、具有24个叶片的微型涡轮盘以及直径为150 μm微小半球的加工.     

微细电火花加工的关键技术分析

微细电火花加工方面的几项关键技术包括微小进给装置、微细电极的制备、微小能量加工电源、与其他技术组合的新型加工技术和微细电火花加工过程控制技术。比较了微小进给装置与传统的进给伺服系统的结构特点，并对各项微细电火花技术的技术特点进行了详细分析。微小进给装置的传动精度有系统的频响较高；微细电极的制备技术解决了圆柱、圆锥、螺纹等不同形状的电极或微小零件的制备有对硬质合金、聚晶金刚石等超硬材料的加工问题，可控RC脉冲电源技术易于调整脉冲能量，避免发生电弧性脉冲放电现象；微细电火花加工可与超声加工、电铸加工等技术组合形成各种复合加工技术；模糊控制技术可用于控制电火花加工过程。     

双螺旋电极在深微孔电火花加工中的研究

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型,并对其进行流场仿真,分别从轴向速度场、流量以及压力场进行对比分析。研究结果表明:双螺旋电极比削边电极具有更快的加工速度和更大的微孔深径比,显著提高微细电火花的加工性能。双螺旋电极的特殊形貌结构在随主轴旋转的过程中,形成2个阿基米德螺旋,增强间隙流体的Z向对流运动,从而加速新鲜工作液的流入和含电蚀碎屑工作液的排出。