【摘 要】
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电火花在加工高强度高硬度材料时,有着较大的加工优势,但存在着加工效率低下的缺点。高效电火花加工技术使其加工效率提高了数百倍,甚至在一些材料的加工效率上超过了机械加
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电火花在加工高强度高硬度材料时,有着较大的加工优势,但存在着加工效率低下的缺点。高效电火花加工技术使其加工效率提高了数百倍,甚至在一些材料的加工效率上超过了机械加工。然而,液中高效电火花加工具有重熔层厚、电极损耗大的缺点,气中高效电火花的加工效率大大降低。本文针对以上两种加工方式的优缺点,提出了气液复合高效电火花铣削加工技术,并对其加工机理和工艺规律开展了系统深入的理论和试验研究工作。气液复合高效电火花加工方法就是综合利用液体、气体两种加工介质的工作性能。普通空气和乳化液充当工作介质,管状石墨电极的中心通孔作为内冲,电极外侧管作为外冲,实现外冲气内冲液和外冲液内冲气两种加工方式。气体促进材料的熔融,液体有利于蚀除材料的冷却和排出,实现了镍基高温合金的快速去除。研究了放电通道的特性和材料的去除机理,通过大量的连续脉冲放电试验,分析了峰值电流、击穿电压等参数变化时对单个放电坑参数和多个放电坑分布规律的影响。通过分析不同参数下单个放电坑的长度、宽度、深度的变化特点,研究了两种混合电介质的冷却和排屑能力;通过分析不同加工参数对放电坑分布规律的影响,研究了不同参数和不同气液混合比下对等离子放电通道的叠加、迁移、分散和断裂的影响。提出了一种新的测量放电间隙的方法,实现放电间隙的自动获取,减少了人工测量误差。并通过测量外气内液和外液内气的两种加工方式的放电间隙,研究了介质压力变化对放电间隙的影响,为流场分析模型提供数据。基于气液两相流理论研究了加工间隙的流场特性,建立了气液复合高效电火花加工间隙工作介质流动的数学模型。分析了侧面间隙处工作液压力、速度和气液两相混合比分布的规律。进行了大量的外气内液和外液内气铣削加工镍基高温合金GH4169工艺试验,分析了峰值电流、击穿电压等参数对材料去除率、相对电极损耗率和宽度过切量的影响,得到了加工工艺规律,并获得气液复合高效电火花加工镍基高温合金的最优加工参数。对加工样件的微观特性进行了观察,分析了参数变化对不同位置重熔层厚度、表面粗糙度、微裂纹、显微硬度的影响,揭示了不同介质加工中的加工机理。
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