【摘 要】
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SiC_p/Al复合材料因具有高比强度、高比钢度、高热导性等优良性质得到了广泛的应用。然而SiC_p/Al复合材料的高硬度和高强度,给传统加工方式带来了诸多弊端,电火花加工由于其非接触加工的特点被认为是加工SiC_p/Al复合材料的最有效方法之一。本文针对SiC_p/Al复合材料在电火花加工中蚀除特性不够明确,特有的工艺规律不够掌握等问题进行试验研究,其中主要研究工作如下:(1)研究了SiC_p/
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SiC_p/Al复合材料因具有高比强度、高比钢度、高热导性等优良性质得到了广泛的应用。然而SiC_p/Al复合材料的高硬度和高强度,给传统加工方式带来了诸多弊端,电火花加工由于其非接触加工的特点被认为是加工SiC_p/Al复合材料的最有效方法之一。本文针对SiC_p/Al复合材料在电火花加工中蚀除特性不够明确,特有的工艺规律不够掌握等问题进行试验研究,其中主要研究工作如下:(1)研究了SiC_p/A1复合材料电火花加工蚀除特性。利用扫描电镜对SiC_p/A1复合材料和铝合金单脉冲加工后的表面进行观察,分析加工表面形态与材料蚀除过程之间的对应关系,从材料表面能谱分析入手,研究了SiC_p/A1复合材料的熔蚀特性;开展铝合金和SiC_p/A1复合材料对比加工试验,对SiC_p/A1复合材料与铝合金在加工中的材料去除率与电极损耗进行了对比分析,收集SiC_p/A1复合材料电火花加工后的电蚀产物,通过电蚀产物的元素分析,研究了复合材料的抛出特性。(2)研究了SiC_p/A1复合材料电火花加工材料去除率、电极损耗和表面质量的影响因素。设计了复合材料电火花加工的工艺试验,在材料去除率和电极损耗研究方面,分析了加工极性、电极材料及开路电压、峰值电流、主轴转速给加工带来的影响,并从复合材料的蚀除特性方向分析了上述因素的改变对加工产生的影响;在表面质量研究方面,分表面形貌和表面粗糙度两种情况进行分析。通过对加工表面形貌的观测及表面粗糙度的测量,分析了表面凸起、凹陷、重凝的形成及工艺条件对其产生的影响,研究了不同工艺条件对表面粗糙度的影响规律。(3)研究了基于响应面法的工艺优化。依据SiC_p/Al复合材料电火花加工的单因素试验结果,选取开路电压、峰值电流、主轴转速三个代表性突出的因素及水平,利用Box-Behnken试验方法设计了加工试验,根据试验结果建立了开路电压、峰值电流、主轴转速与材料去除率和电极损耗之间的函数模型,对建立的响应面进行拟合评估,分析了因素之间的交互作用。以材料去除率最高、电极损耗最小为目标,在Design-expert 10软件中提取了工艺优化结果,并进行了试验验证。本文的研究工作揭示了SiC_p/Al复合材料电火花加工的蚀除特性和工艺条件对加工产生的影响,对提升SiCp/Al复合材料的加工能力有重要指导意义。
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