文章编号:  xwlw1998-001
中文题目:  钛合金TC4薄壁型孔电解加工工艺研究
导师姓名:  张永俊
作者姓名:  周超
专业:  机械工程
院校:  广东工业大学
年度:  1998
学位类别:  硕士学位
摘要:  随着现代科学技术的发展，制造业也随之转变，日益增加的高性能新型材料与复杂产品结构的需求，对加工工艺以及成本控制提出了全新的标准。钛合金作为一种新型的金属合金因其优良的特性，在航空航天、医疗等多个领域获得了广泛的应用。随着钛合金应用的越来越广，解决其加工难与控制成本问题显得尤为迫切。钛及其合金材料本身具有低密度、高强度和比重小等特点，且可提供良好的拉伸、蠕变和腐蚀等性能。但钛合金自身是一种相对难切削材料，其机加工性能介于镍基合金与铝合金之间，同时在传统机加工时很容易产生变形和“粘刀”现象，故选择一种高效、高加工质量的新工艺来解决其加工难题具有重要的研究意义和实用价值。而电解加工技术是一种无接触、无宏观机械作用力的特种加工工艺，它是通过对作为阳极的金属工件在特定电解液成分中进行阳极溶解方式而去除材料，实现工件快速加工成型的一种高效的特种加工技术，以上特性决定了其在加工各类难加工金属材料与异性形状方面具有得天独厚的优势。本论文是对钛合金TC4薄壁型孔加工工艺机理进行研究。首先分析了机加工钛合金TC4薄壁型孔所面临的难题，在此基础上，提出采用电解加工工艺。归纳并分析了钛合金TC4电解加工的特性，即在电解加工时，钛合金容易在表面形成钝化膜，从而使加工变得困难，尤其是在低电流密度下易发生点蚀而导致加工表面质量变差。针对上述加工难题，本文提出一种低频辅助振动电解加工工艺方案，结合现有电解加工机床结构与工艺要求，研制出一台基于音圈电机的振动装置，该振动装置可调节振动频率与幅值，并采用闭环控制方式保证振动稳定性。振动与电解组组合成复合加工可充分利用各自的优点，它有利于电解液更新、加工残屑的排除以及消除局部电解液盲区，从而达到改善电解加工条件的目的。结合实验加工工件出现的短路烧伤、长边鼓型及非加工面点蚀等现象，分析了钛合金TC4电解加工加工机理，建立电解加工过程数学模型，利用COMSOL软件仿真加工过程中电场分布情况，结合仿真结果，总结阴极侧壁倾斜角对型孔加工质量的影响规律，并优化工具阴极结构。在此基础上，对钛合金TC4工件进行关于电压、占空比、振幅与频率的单因素试验，分析各工艺参数对钛合金TC4薄壁型孔的影响规律。最后，通过一组正交试验，整理并分析实验结果后选出最优工艺参数。
关键词:  钛合金；薄壁型孔；电解加工；振动装置；工艺参数
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