【摘 要】
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GH4169材料因其具有高强度、高硬度、良好的疲劳性能等优点,在航空航天、船舶、国防装备等高端制造领域中具有广阔的应用前景。由于该材料硬度高、导热系数低,采用传统的机械加工存在刀具磨损严重、加工效率低、易变形等问题,制约着其进一步推广应用。为实现GH4169高温合金材料的高效高表面质量加工,本文提出了短电弧电解组合加工的方法。本文在分析了国内外研究现状的基础上,以GH4169为研究对象,开展了短电
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GH4169材料因其具有高强度、高硬度、良好的疲劳性能等优点,在航空航天、船舶、国防装备等高端制造领域中具有广阔的应用前景。由于该材料硬度高、导热系数低,采用传统的机械加工存在刀具磨损严重、加工效率低、易变形等问题,制约着其进一步推广应用。为实现GH4169高温合金材料的高效高表面质量加工,本文提出了短电弧电解组合加工的方法。本文在分析了国内外研究现状的基础上,以GH4169为研究对象,开展了短电弧极间介质击穿特性研究,进行了短电弧极间流固耦合仿真研究。探究了短电弧高效加工试验工艺成形规律,并采用响应曲面法对试验数据进行了多目标参数优化。完成了电解加工GH4169表面重熔层的去除试验研究,实现了GH4169的高效高质量加工。具体研究内容如下:开展了短电弧极间介质击穿特性研究,分析了不同介质下短电弧加工的击穿特性,研究了在液体介质中短电弧加工的放电起始过程以及液体介质电导率对放电起始过程的影响,并通过单因素试验优选出了实现短电弧高效加工GH4169的工作介质。建立了短电弧极间流固耦合仿真模型,分析在不同加工深度下以及不同入口介质压力下,极间流体与蚀除颗粒的交互关系以及蚀除颗粒的分布规律,为后续工艺试验提供理论依据。探究了GH4169短电弧高效加工试验的工艺规律,通过单因素试验研究了电压、工具电极直径、工具电极转速对材料去除率和电极相对损耗率的影响。并以材料去除率和电极相对损耗率为指标,利用Box-Behnken响应曲面试验法分析了电压、工具电极直径、工具电极转速之间的交互作用,完成了短电弧加工GH4169工艺试验的多目标参数优化,实现了GH4169的短电弧高效加工。进行了短电弧加工后表面重熔层分析,并通过电解加工单因素试验研究了GH4169重熔层的溶解特性,分析得到电解高表面质量加工GH4169重熔层的最佳参数。在短电弧加工与电解加工都选用最优参数的情况下,材料去除率可达25620mm~3/min,表面粗糙度可达Ra0.797μm,实现了GH4169的高效高质量加工。
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