【摘 要】
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随着军用、消防、民用飞机性能的不断提升,其材料的服役性能要求也不断提高,近些年,具有高强度、高弹性模量、高硬度等物理力学性能的钛基复合材料(Titanium Matrix Composites)备受航空制造业的青睐。然而,钛基复合材料加工性较差,给传统机械加工提出了难题。电解车削加工采用专门设计的工具阴极,以类似于传统车削的方式,通过电化学阳极溶解去除材料,具有精度高、工具无损耗、加工表面质量好、
【基金项目】
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国家自然科学基金(51875286); 国家科技重大专项(2017-Ⅶ-0015-0111);
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随着军用、消防、民用飞机性能的不断提升,其材料的服役性能要求也不断提高,近些年,具有高强度、高弹性模量、高硬度等物理力学性能的钛基复合材料(Titanium Matrix Composites)备受航空制造业的青睐。然而,钛基复合材料加工性较差,给传统机械加工提出了难题。电解车削加工采用专门设计的工具阴极,以类似于传统车削的方式,通过电化学阳极溶解去除材料,具有精度高、工具无损耗、加工表面质量好、不受工件强度和硬度限制等优点。因此,电解车削加工可以解决航空航天整体结构件加工中的材料去除问题。本文以外圆回转体工件为研究对象,开展了TiB和TiC颗粒增强的钛基复合材料(TiB+TiC)/TC4电解车削加工试验研究,具体内容如下:(1)开展了(TiB+TiC)/TC4复合材料的电化学性能测试。试验表明,TC4复材在30℃、wt20%Na Cl电解液中的分解电压为6.5V左右,当电流密度大于10A/cm~2时,实际体积电化当量稳定在2.5×10-5(88)~3?-1?-1左右。(2)设计了4种不同端面结构的工具阴极对直径为89mm的工件进行电解车削加工,通过对比流场仿真、电场仿真和电解车削试验结果,优选了出液口数为3、端面为平面的工具阴极。(3)利用优选的工具阴极进行加工参数试验,探索了电解液压力、加工电压和工件旋转速度对加工结果的影响,确定了电解液压力0.4MPa、加工电压30V、工件转速9°/min为最优加工参数。(4)研究了工具阴极轴向偏移量对接刀痕的影响,试验表明,当轴向偏移量为19.5mm时,接刀痕最为平整。
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