高温合金微细电火花加工特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lizhuang1022
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高温合金具有在高温下仍保持较好的热稳定性、抗拉强度以及较优异的热疲劳性等优越性能,在航空发动机、燃气轮机的关键技术部位等领域已被大量投入使用。但是在该材料机械切削加工过程中极易出现加工硬化、刀具磨损等难题,因此传统的成形方法对其加工质量和效率难以保证。电解加工、飞秒激光等特种加工方法被应用于高温合金的加工,然而这些方法对高温合金的深小孔的加工均存在一定的局限性。微细电火花加工一种是通过工具电极与工件间的间歇性的脉冲放电,从而将电能转化为热能等进行工件材料蚀除的微细特种加工方法。电火花加工方法具有不受工件材料的塑性、硬度等影响的特点,因此适用于高温合金微细孔的加工。然而有关于高温合金微细孔的微细电火花加工工艺特性研究还存在不足。为此,本文研究高温合金4169的微细电火花加工工艺规律。首先结合三维精密运动平台研制了微细电火花加工实验装置。该装置以FPGA主控芯片为核心,控制装置各个操作的运行,利用触摸屏设计了人机交互界面,设计采用平均电压检测法作为加工过程的伺服控制方法,设计并搭建了晶体管型微细脉冲电源并实现了微细可调的脉冲输出。经验证该装置控制简便,精度较高,实用性较好满足了微细电火花加工的实验需求。其次,利用所搭建的微细电火花加工实验装置,开展了微细钨电极加工高温合金4169微细孔的工艺实验,分别探究了深径比、最大伺服速度、开路电压、峰值电流、脉冲宽度等因素对加工性能(以加工时间、电极损耗、孔径尺寸为评价指标)的影响规律,并从微细电火花放电加工的工件材料蚀除过程分析了工艺规律的原因。在上述基础上,通过选择合适的工艺参数,成功地实现了深径比达10的高温合金微细孔的加工。最后,通过微细电火花加工实验研究了高温合金4169和常见的304不锈钢的微细电火花加工性能差异并对其加工现象进行了对比分析。使用高速摄像装备对两种材料的单脉冲放电过程的放电通道情况进行了高速观测,对比分析其影响机制。此外,通过对比单脉冲放电凹坑的尺寸以及连续脉冲放电条件下的有效放电率的统计结果,分析了此两种金属材料的微细电火花加工性能差异的原因。
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