电火花切槽过程仿真与工艺参数影响分析

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yulong19841001
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电火花切槽是连杆裂解加工的关键核心工序之一,切槽之后结构的力学状态、裂纹的分布区域、裂纹状态、数量及残余应力等因素直接影响后续工艺,因此,分析连杆电火花切槽过程的受力状态,讨论裂纹对工艺过程的影响对于优化、控制与改进工艺和设备具有重要的理论意义与工程价值。本文采用仿真与试验分析相结合的方法,分析了在外载荷(切削)耦合多物理场(温度场与残余应力场)条件下结构的受力过程与响应,并分析了裂纹产生的过程和机理,进而建立工艺参数与裂纹状态之间的关系。论文主要工作包括:(1)温度场分析时热载荷和边界条件的确定。采用仿真的方法比较了各种热源模型的适用特点和情况,选择了适合于电火花切槽仿真计算的热源模型,并考虑了加工电流振荡对放电通道的影响,通过修正热源的热流量集中程度系数对热源进行了改进,并将改进的热源实现了仿真应用。(2)建立了连杆局部结构的有限元模型,采用热-结构顺序耦合的方法,实现了基于单元生死的电火花切槽过程工件温度场及应力场的分析。结果表明,在热载荷和残余应力共同作用下,在蚀除材料的同时裂解槽边缘薄弱区域产生的热应力将超过材料的抗拉强度而产生裂纹。(3)将局部结构的应力状态作为启裂过程仿真的边界条件,进行裂纹分布状态的模拟,并进一步进行了基于残余应力的启裂过程的仿真,计算了含有残余应力场的结构的启裂阈值。同时,将启裂载荷的阈值作为后续工艺参数对比的一个关键因素。(4)对多工况的切槽过程的数值模拟仿真结果进行对比分析,研究了不同峰值电流或脉宽对电火花切槽的应力与裂纹分布状态以及裂解工艺的影响,建立了电火花放电的工艺参数与裂解工艺之间的关系。
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