SLM哈氏合金件超声辅助电解铣/磨加工技术研究

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激光选区熔化技术(SLM)作为一种新兴的快速成型技术,能够突破传统制造工艺的局限,制造出形状复杂且性能优良的构件。但由于其效率与精度的限制,经常需要后续的加工来进行材料去除与精度、表面质量的提高。本课题提出了超声辅助管电极电解铣削和超声辅助电解磨削相结合的加工技术对SLM哈氏合金件进行材料去除,使其加工精度和加工质量获得提高。主要研究内容如下:(1)为证明SLM哈氏合金件优越的力学性能及其广泛的实用性,制备了 SLM哈氏合金件,并对固溶热处理前后的SLM哈氏合金件的力学性能进行了测试,通过微观形貌观察与EBSD分析手段从微观角度对力学性能改变的原因做出解释。研究了 SLM哈氏合金件固溶热处理前后的电化学特性,证明了该材料优越的耐腐蚀性能以及为后续研究中的加工过程、仿真模拟提供相关理论和参数支撑。(2)建立了超声辅助电解磨削数学模型,研究了各加工参数对尺寸精度和表面粗糙度的影响。通过有限元仿真软件对超声辅助管电极电解铣削加工进行仿真模拟,分析了管电极侧壁绝缘对形状精度的影响以及超声振动对流场压力的影响规律,从理论上证明了管电极侧壁绝缘和超声振动对超声辅助电解铣/磨加工技术的改善作用。并根据工艺试验要求搭建了超声辅助电解复合加工试验平台。(3)采用超声辅助管电极电解铣削技术对经过固溶热处理的SLM哈氏合金件进行加工工艺试验研究。为了保证其尺寸精度和加工稳定性,进行了一系列工艺试验研究,包括进给方式的选择,管电极侧壁绝缘处理对形状精度的影响,电解液压力和浸没深度的配比、超声振幅对加工稳定性的影响。通过正交试验获得各因素对超声辅助管电极电解铣削加工的影响权重以及兼具加工稳定性和尺寸精度的加工参数,为后续的超声辅助电解磨削加工创造前提条件。最后,通过优化参数加工得到了加工深度为2mm和4.2mm的铣削结构。(4)采用磨头电极对预槽进行超声辅助电解磨削加工试验,研究电参数、进给速度、电极转速和超声振幅对加工效率、尺寸精度和表面质量的影响规律。采用经过工艺试验得到的优化参数对预槽进行超声辅助电解磨削加工,最终获得深度为2.1mm,宽为1 120±10μm的铣削结构,与超声辅助管电极电解铣削加工得到的预槽相比,表面粗糙度从Sa1.880μm降低到Sa0.209μm,形状精度和加工质量获得明显提升。
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