【摘 要】
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钛合金作为一种新型的金属合金材料,因其具有比强度高、比重量轻、耐腐蚀性好、焊接性能强等优良特性,在航空航天、国防装备、石油化工、生物医疗等领域广泛应用。然而,钛合金材料硬度高、导热性差、弹性模量小,导致机械加工易粘刀、崩刃、成本高。电解加工是一种非接触加工,具有表面质量好、加工范围广、阴极不损耗、无残余应力等优势,在加工钛合金复杂薄壁件方面具有非常广阔的应用前景。本文针对TA15钛合金电解加工进行
【基金项目】
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“十三五”国防科研项目“复杂螺旋类***高效电解加工技术”（编号:414***402）； “陕西高校青年创新团队项目”（编号:20201020）以及“陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目资助”（编号:21JP054）；
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钛合金作为一种新型的金属合金材料,因其具有比强度高、比重量轻、耐腐蚀性好、焊接性能强等优良特性,在航空航天、国防装备、石油化工、生物医疗等领域广泛应用。然而,钛合金材料硬度高、导热性差、弹性模量小,导致机械加工易粘刀、崩刃、成本高。电解加工是一种非接触加工,具有表面质量好、加工范围广、阴极不损耗、无残余应力等优势,在加工钛合金复杂薄壁件方面具有非常广阔的应用前景。本文针对TA15钛合金电解加工进行了以下研究:首先,本文在分析了国内外研究现状的基础上,针对钛合金电解加工时材料表面易形成钝化膜、易发生点蚀、加工表面质量差的问题,分析了钛合金的钝化机制,研究了在阳极电位条件下钛合金的钝化规律;建立了钛合金电解加工点蚀的数学模型,揭示了点蚀形成过程的瞬态演化机理。其次,采用电化学测量方法,研究了钛合金在NaCl电解液,NaNO3电解液及NaCl、NaNO3混合电解液中的极化特性,获得了钛合金在不同电解液中的极化规律,并根据测量结果初选了电解液配方;采用单因素试验方法,分别研究了加工电压、加工时间以及络合剂成分对点蚀生长速度和蚀坑深度的影响规律,获得了一种适用于钛合金电解加工的复合电解液配方:5%wt NaCl+5%wt NaNO3+3%wt Na2HPO4,有效抑制了非加工区域点蚀现象的出现。最后,以一种典型的钛合金异形内螺旋零件为研究对象,在自主研发的大型卧式数控电解加工机床上采用侧壁绝缘的顺流换向式阴极,以表面粗糙度、成形精度和点蚀程度为试验指标,进行了加工电压、电解液压力、进给速度和电解液温度的4因素5水平L25（5~4）正交试验,通过极差分析法得到了不同加工参数对各个加工指标的影响大小顺序,采用响应曲面法对工艺参数进行了优化,在参数组合为:加工电压10.0 V、电解液压力1.1 MPa、进给速度21 mm/min、电解液温度31.0℃的条件下进行了验证试验,实现了表面粗糙度为Ra 0.642μm,成形精度为0.032 mm的典型样件加工,消除了钛合金内螺旋样件表面的点蚀现象。
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