关键词： 混粉电火花加工   钛合金   微观形貌   表面强化   显微硬度  

摘要： Ti-6Al-4V钛合金是一种典型的α+β型两相钛合金,在航空、医疗器械、舰船等方面获得广泛的应用。钛合金在许多方面具有较好的性能,如密度小、比强度高、高温变形性能好等,钛合金的广泛应用促进了我国经济的发展,同时在国防中发挥了重要的作用。但同时钛合金自身又存在一些弊端,如硬度低、耐磨性能差和导热性差等。为克服钛合金自身的缺点,本文利用混粉电火花加工来达到对钛合金表面改性的目的。本文主要研究内容及结论如下:1、研究放电参数对电火花加工(Electrical Discharge Machining,简称EDM)和混粉电火花加工(Powder Mixed Electrical Discharge Machining,简称PMEDM)后Ti-6Al-4V钛合金材料的去除率和表面粗糙度的影响规律。在一定放电参数下,改变峰值电流大小,在EDM和PMEDM两种条件下,试验分析得出随着峰值电流的增大材料去除率和表面粗糙度都有所增加,而且小电流加工时,经过PMEDM工件材料去除率要比EDM高,而在大电流条件下,经过EDM材料去除率相对要高。工件经过PMEDM表面粗糙度始终低于EDM;在一定放电参数下,改变脉冲宽度的大小,增大脉冲宽度的值,EDM和PMEDM两种条件下,工件去除率的变化趋势大体相似,呈先增大后减小的趋势,并且经过PMEDM工件去除率要高于EDM加工,而表面粗糙度呈增大的趋势,PMEDM表面粗糙度要低于EDM工件表面。2、对加工后Ti-6Al-4V钛合金表面形貌、断面组织及成分做了分析,无数个放电小凹坑组成了电火花加工工件表面,经过混粉电火花加工后工件表面形成的放电凹坑大而浅,有效的降低了工件表面粗糙度,加工后Ti-6Al-4V钛合金表层呈现出一层“白亮层”,即为强化层。强化层的厚度随脉冲能量的改变而发生改变,脉冲放电能量较小时,强化层较薄,增大脉冲能量,研究发现当峰值电流为9A,脉冲宽度为30?s时强化层达到最优化,此时强化层较厚且均匀,当脉冲能量继续增大,强化层则会出现显微裂纹,对工件表面性能有一定影响。通过X-射线衍射仪对经过PMEDM工件表层进行物相研究,发现工件表层生成了TiC强化相。3、对处理过的工件表层的硬度进行测量,以及对经过不同加工方法处理的材料表面进行摩擦磨损试验,研究发现经过PMEDM工件表层硬度值约为基体材料的两倍,且耐磨性与电火花加工工件和基体材料相比都要好。

关键词： 超声振动   电火花工作液   超声空化   表面质量  

摘要： 聚合物微流控芯片在生物医学等领域有广泛应用,主要成型工艺为热压成型及注塑成型,其中,具有微尺度结构的模具镶块制作是模具制造的关键。除了采用LIGA、UV-LIGA工艺制作镍基微结构镶块以外,还可利用电火花成形技术(EDM)在高硬度模具钢镶块上实现微结构加工,这种方法不仅可以降低微流控芯片模具的制作成本,还可以延长模具使用寿命。目前,由电加工制作的微结构镶块,基本达到了使用要求,但仍存在由电加工异常放电导致的加工表面质量不尽如意等问题。因此,研发一种提高微尺度结构常规电火花加工质量的方法具有重要意义。为此,为提高模具工件表面加工质量,在综合现有超声电火花复合加工方式的基础上,本文提出了一种新型超声振动电火花工作液的加工方式,将超声换能器放置于电火花工作液中,在一定超声作用范围内,通过液体的空化作用,促进加工过程中电蚀产物排出,从而减少工件表面存在的不良放电现象,达到改善表面质量的目的。首先,根据超声空化作用特点,通过数值模拟探究超声参数(超声频率、超声声压幅值)及液体性质对电火花工作液中空化气泡运动行为的影响,以空化气泡产生溃灭为前提,得到可选超声参数范围,为超声在电火花工作液中的运用提供了理论支撑。其次,应用上述模拟结果,利用铝箔腐蚀法探究超声作用在电火花工作液中的空化场分布,了解超声作用在电火花工作液中的衰减规律,确定了超声的作用范围,为后续超声振动电火花工作液加工试验提供了参考。最后,根据以上数值模拟和铝箔试验的结果,以NAK80模具钢为试验对象,试验探究三种超声频率的空化作用对工件表面微观结构的影响。试验结果表明,超声振动电火花工作液加工方式通过促进电加工中电蚀产物的运动,可以减少异常放电的发生,减少由积碳及二次重熔金属造成的表面质量问题,从而提高工件表面微观形貌的均一性,改善工件的加工质量。

关键词： 激光加工  

ISBN: (纸本)9787560644776

摘要： 激光加工具有能量大、效率高和非接触等优点，在各类加工中得到广泛的应用。但在一些要求较高的产品中，因其有过大的热影响区、污染大和严重热变形等缺陷，激光加工无法胜任。在此背景下，溶液辅助激光加工技术得以兴起。本书在总结过去研究工作的基础上详细阐述了激光—溶液—物质相互作用的相关理论、溶液辅助激光加工相关的技术方法，为溶液辅助激光加工研究者提供参考。

关键词： 特种加工技术   需求   发展路径   实现措施  

摘要： 本书面向2030年,系统阐述了我国特种加工技术的发展现状、社会需求、应用前景、研发重点、关键技术及建议的发展路径,提出了未来的发展目标和实现措施。全书共六章,第一章和第二章论述了特种加工技术的重要性及发展现状,分析了特种加工技术的发展机遇、发展趋势及面临的挑战;第三章至第五章从产业需求、典型装备、关键技术等方面对放电

关键词： 激光加工   发展   应用  

摘要： 随着科技的进步,激光加工技术在近年来得到了飞速的发展,使其在加工制造业中起到了越来越重要的作用。本文从国内外激光加工技术最新发展情况入手,对其在加工制造业中的具体应用进行了简要的回顾和介绍。

关键词： 脆性材料   皮秒激光器   水辅助激光钻孔   微焊接  

摘要： 随着科学技术的不断发展,脆性材料如各种光学玻璃、陶瓷等在国防工业、航空航天、电子信息以及日常生活中应用越来越广泛。脆性本身的特性导致在加工中存在工件易破碎、加工质量差以及重铸层等问题,影响和困扰进一步应用和发展。基于此,本论文对无重铸层激光钻孔和超短脉冲激光封装焊接玻璃进行了相关技术研究。首先利用波长为1064nm皮秒脉冲激光器做光源,并分别设置空气中激光钻孔和水辅助激光钻孔不同实验方法对Al2O3陶瓷进行了一系列实验研究。研究了激光单脉冲能量,脉冲重复频率以及扫描次数等不同激光加工参数对孔径、锥度、重铸层的影响规律,从理论上分析和讨论了不同钻孔方法与Al2O3陶瓷作用机制和相互作用机理;研究了激光钻孔过程中微孔形成各阶段熔融物排出方式,水质参数变化规律和液体空化产生空泡对孔壁的强冲击作用;在水辅助激光钻孔条件下制备了无重铸层和小锥度高质量陶瓷微孔。其次,结合皮秒激光与振镜扫描技术对玻璃界面微焊接进行了一系列实验研究。从玻璃焊缝剪切强度、密封性和耐水性出发,研究了激光单脉冲能量、脉冲重复频率、扫描次数和光斑耦合率对焊缝焊接质量影响规律,并通过正交实验得到了不同激光加工参数对焊接质量的影响主次关系和因素显著程度。针对各参数对焊缝质量影响相互依存情况,提出了激光能流密度综合各参数作用。实验结果表明激光能流密度在0.199J/mm2到0.269J/mm2范围内,焊缝具有高剪切强度、优良的密封性和耐水性,最高剪切强度能达到25.17MPa;焊缝剖面微观图表面在玻璃界面处焦点区域会沿光轴方向产生光丝现象,光丝底端形成“水滴”状热影响区,具有明显热熔化区和微空洞结构。

关键词： 电火花成形机床   特种加工机床   B45   精密数控   数控技术   北京市电加工研究所   迪蒙   有限公司  

摘要： 2016年11月25日,中国机床工具工业协会特种加工机床分会年会在安徽歙县召开,大会颁发了2016年度中国机床工具工业协会特种加工机床分会审批的"达标认定产品"和"达标认定优等产品"证书。北京市电加工研究所携手所属北京迪蒙数控技术有限责任公司继A30、B30E、A50、AA50、N850五款机床被评为"达标认定优等产品"之后,B45型精密数控电火花成形机床再获此殊荣。评选"达标认定产品"是特种加工机床分会

关键词： 电火花加工   石墨电极   温度场   参数优化   电极负损耗  

摘要： 电火花加工作为特种加工的重要组成部分,凭借其无宏观切削力、可加工异形型腔、材料适应范围广等优点,在航空航天、能源动力、模具制造等领域得到了长足的发展。在电火花加工的过程中,工具电极是加工效果的关键决定因素。不同材料的电极对加工效率、电极损耗、工件表面粗糙度等都有较大的影响。石墨电极具有放电效率高、损耗小、重量轻、膨胀率极低、易加工修整、不易拉弧放电等优点,在电火花加工领域受到广泛应用。探究石墨电极电火花加工机理与工艺规律,是提高电火花加工效率、减小电极损耗、改善工件表面质量的关键,也是电火花行业的追求目标。本文为探寻石墨电极电火花高效率低损耗加工的机理与最佳参数,进行了深入的理论分析与大量的实验研究。首先为探究电火花加工的微观过程与原理,进行了基于单脉冲放电实验的石墨电极电火花加工温度场仿真。根据单脉冲放电实验结果,对放电过程中的能量分配进行总结分析,拟合出放电通道半径。结合目前电火花领域主流的高斯热源模型建立起石墨电极电火花单脉冲放电的热传导模型。在该模型的基础上进行温度场有限元仿真,得到温度场仿真模型并进行实验验证,利用该仿真模型对加工效率与电极损耗进行了预测与验证。为探索各加工参数对石墨电极电火花加工效果的影响,进行了单因素实验研究。进行实验方案设计与实验误差排除,分别研究了电极极性、脉冲占空比、脉冲宽度、峰值电流与伺服参考电压等因素对加工效率、电极损耗、表面粗糙度的影响规律,结合温度场仿真模型对实验现象与成因进行理论分析,给出了实际加工过程中参数选取的建议。在总结单因素实验结果的基础上,开展石墨电极电火花加工中心复合实验,建立加工效率与电极损耗的回归方程并进行了实验验证。通过多目标优化求解出高效率低损耗加工的最佳参数。对实验过程中出现的电极负损耗现象进行了探究。通过观察石墨电极表面微观结构、分析积碳层的组成成分,发现电极表面生成了类金刚石物质,利用仿真确定了其保护作用。通过表面形貌与实验测量推断出电极表面积碳不定期生长与脱落的现象。

关键词： 电火花加工   雾化烧蚀   烧结金刚石电极   压力   伺服控制  

摘要： 目前,电火花加工是难加工材料加工的一种主要方法,但是其加工能量受制于脉冲电源,蚀除效率很低。电火花诱导烧蚀是一种新出现的针对难加工材料加工的方法,利用电火花诱导工件活化,并利用氧气与活化区域发生燃烧反应快速蚀除材料,效率得到很大地提高。但是烧蚀反应产生大量氧化物附着在加工表面,无法排出,影响后续放电,从而影响加工效率。为此,本文提出采用烧结金刚石材料作为电极,利用金刚石颗粒在线磨除修整氧化层,促使烧蚀反应持续高效进行。本文从以下几个方面进行了系统的研究:(1)提出了烧结金刚石电极雾化烧蚀磨削复合加工方法,构建了试验系统。现阶段的冲液雾化烧蚀加工会使得反应区域产生氧化层,其电阻率较高,且不易燃烧。采用烧结金刚石电极,电极金属部分放电参与雾化烧蚀,金刚石磨粒在线修整氧化层,保证烧蚀反应高效持续进行。(2)提出了压力作为检测信号的伺服控制方法,设计并搭建了整个系统。具体包括压力采集,信号处理,伺服驱动以及基于LabVIEW的实时采集和监测试验数据的串口通信。实现了PID控制方法,模糊控制方法和反比例控制方法,并进行了对比实验。(3)建立了研究雾化烧蚀磨削复合加工模型。研究发现复合加工过程分为放电诱导,高效烧蚀,磨粒磨削,电极修整四个阶段。(4)开展了模具钢和高强钢的工艺优化试验。并研究了相关参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、电极转速)对雾化烧蚀磨削复合加工特性的影响规律。对于模具钢,复合加工方法能够进行高效稳定加工,效率是铜电极电火花加工的6.3倍;相比于铜电极的烧蚀加工,效率提升了88%。对于高强钢,复合加工的效率是雾化烧蚀的1.3倍,且复合加工的表面质量要明显好于雾化烧蚀加工的表面。

关键词： 机械加工   激光加工   应用  

摘要： 随着科学技术水平的发展,激光加工技术在各行各业中的应用越来越光杆,作为科技发展的新型产物,激光加工为工业、农业、医疗卫生领域等带来很多方便.本文探讨了激光加工技术在机械加工业中的应用,旨在即为有效提高机械产品制造的进度和质量提供理论参考.