混粉电火花加工机理及应用研究

论文题目: 混粉电火花加工机理及应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械电子工程

作者: 吕战竹

导师: 赵福令

关键词: 电火花加工,混粉电火花加工,工艺特性,加工机理,表面特性

文献来源: 大连理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电火花加工技术在现代制造领域,特别是模具制造领域占据着重要的地位,有着不可替代的作用。但常规的电火花加工又存在着明显的缺陷,如加工表面质量较差、精加工效率低下、大面积精加工较困难等,使得加工后的模具表面不能直接使用,而必须通过抛光以提高其表面质量。通过在工作液中添加硅、铝等微细粉末,混粉电火花加工技术克服了上述缺点,降低了表面粗糙度,改善了加工表面的质量,可实现大面积表面的光整加工,具有广阔的应用前景。然而,由于对其机理和工艺研究的不足,混粉电火花加工技术未获得大范围推广应用。为此,本文在系统总结国内外大量文献资料的基础上,以实验研究与理论分析相结合的方式,对混粉电火花加工的机理和工艺特性进行了深入研究,丰富和完善了混粉电火花加工技术现有的理论成果。首先,深入研究了混粉电火花加工的机理。由粉末颗粒在放电间隙中引起的电场畸变入手,运用Wagner模型,分析计算了粉末颗粒对放电间隙和工作液复合介电系数的影响,发现放电间隙的增大程度远高于复合介电系数的增大程度,结果导致极间等效电容减小,于是混粉电火花加工的稳定性会提高。运用流光(流注)理论对混粉电火花加工极间介质击穿的微观过程进行了详细论述,并在此基础上研究了放电通道的位形,认为放电通道由一电极表面流经粉末颗粒到达另一电极表面而形成串连放电,且以单通道放电为主,而正极放电点面积的增大改变了正极表面的热量分布,确保了加工表面粗糙度的改善。同时,由于粉末的存在,使前后两次脉冲放电的放电点位置无相互依赖关系而随机出现,从而实现了放电点的良好分散。针对混粉电火花加工的工艺特性,以硅粉工作液为基础进行了实验研究。首先研究了混粉电火花加工中的极性效应,分别采用钢加工钢和铜加工钢两种电极组合,探讨了不同加工阶段采用不同加工极性时对表面粗糙度、材料去除率和电极损耗率的影响规律:随后,又研究了峰值电流、脉冲宽度、工具电极材料、工件材料、加工面积、冲油方式、以及电极转速等因素对表面粗糙度和材料去除率的影响规律,并分析了各自的影响原因。根据工艺过程对粉末材料多样性的要求,研究了硅、铝两种粉末材料的加工工艺效果,发现适当增大铝粉工作液的浓度,可以达到与硅粉工作液相近的表面粗糙度和较高的材料去除率。而通过改变铝粉工作液的浓度,研究了粉末浓度对加工工艺特性的影响,发现粉末浓度保持在一个适宜的范围内对于改善加工表面粗糙度和提高材料去除率均有积极意义。最后,对混粉电火花加工工件的表面特性进行了研究。分别针对不同工件材料及不同混粉工作液的组合,分析了加工表面的微观形貌,观测了主要参数对表面显微裂纹的影响规律,得到了不同工件材料在不同混粉工作液中加工时的裂纹分布图;针对硅粉工

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1．1 选题的科学依据

1．1．1 课题的提出

1．1．2 课题的来源

1．2 课题的研究目的与意义

1．3 电火花加工原理及研究现状

1．3．1 电火花加工的基本原理

1．3．2 电火花加工基本理论研究概况

1．3．3 电火花加工工艺研究概况

1．3．4 电火花加工技术最新发展动向

1．4 混粉电火花加工技术研究现状

1．4．1 混粉电火花加工技术的产生

1．4．2 混粉电火花加工机理研究现状

1．4．3 混粉电火花加工工艺与应用研究现状

1．4．4 混粉电火花加工技术的其它应用

1．4．5 混粉电火花加工技术目前存在的主要问题

1．5 本文的主要研究工作

2 混粉电火花加工机理的研究

2．1 引言

2．2 粉末颗粒作用机理的研究

2．2．1 粉末颗粒对工作液介电系数的影响

2．2．2 粉末颗粒对放电间隙的影响

2．2．3 粉末颗粒对放电过程的影响

2．2．4 实验验证

2．3 介质击穿过程及放电通道的位形研究

2．3．1 气体介质击穿理论

2．3．2 混粉电火花加工介质击穿过程

2．3．3 混粉电火花加工放电通道的位形

2．4 对放电点分散性的解释及放电波形分析

2．5 本章小结

3 混粉电火花加工工艺特性的研究

3．1 引言

3．2 放电参数对工艺特性的影响

3．2．1 加工极性的影响

3．2．2 峰值电流的影响

3．2．3 脉冲宽度的影响

3．3 非电参数对工艺特性的影响

3．3．1 工具电极材料的选择

3．3．2 工件材料的影响

3．3．3 加工面积的影响

3．3．4 冲油方式的影响

3．3．5 电极转速的影响

3．4 本章小结

4 粉末特性对加工性能的影响研究

4．1 引言

4．2 实验设计

4．3 实验结果

4．3．1 粉末材料对加工特性的影响

4．3．2 粉末浓度对加工特性的影响

4．4 本章小结

5 混粉电火花加工表面特性的研究

5．1 引言

5．2 混粉电火花加工表面微观形貌分析

5．3 混粉电火花加工表面显微裂纹的研究

5．3．1 显微裂纹产生的原因

5．3．2 实验设计

5．3．3 实验结果及分析

5．4 混粉电火花加工表面显微硬度的研究

5．4．1 实验设计

5．4．2 实验结果及分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 进一步工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

创新点摘要

致谢

附录：混粉电火花加工实例

大连理工大学学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-09-07

参考文献

[1].混粉电火花加工放电机理及工艺研究[D]. 王辉.大连理工大学2006
[2].混粉电火花加工机理及关键技术研究[D]. 王元刚.大连理工大学2008
[3].混粉准干式放电加工机理及工艺研究[D]. 白雪.山东大学2014
[4].超声振动辅助电火花放电表面强化技术及机理研究[D]. 董春杰.山东大学2011
[5].混粉准干式电火花加工技术研究[D]. 高清.山东大学2009

混粉电火花加工机理及应用研究

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