颗粒增强铝基复合材料的多边形中空电极电火花打孔实验研究

摘要

电火花加工颗粒增强铝基复合材料（AMCs）是一种非常有前景的加工方法，可以避免传统刀具破损，降低加工成本，但是电火花加工AMCs也存在自身的缺陷，这些问题主要是由 PRAMCs材料中的增强颗粒带来的，增强颗粒通常是电绝缘材料，而且他们的熔点和汽点等物理特性是合金的几倍高，在电火花加工的时候，增强颗粒难以融化，因此加工过程中，这些增强颗粒对金属融化起到阻碍作用，加工效率与增强颗粒分数成反比。而且随着加工深度的增加，加工效率会变更差，而蚀除微粒也会引起二次放电现象的产生，使加工过程不稳定。而且随着电火花加工小孔深径比的增大，这些现象对加工的影响也将增大。
　　本论文探索异形电极加工PRAMCs材料，研究了Al2O3颗粒铝基复合材料多边形中空电极电火花打孔的实验效果，来验证多边形中空电极对加工环境的改善，提高电火花对颗粒增强铝基复合材料打孔效率的影响。
　　首先，本文理论分析了电火花加工颗粒增强铝基复合材料的蚀除机理和加工影响因素；其次，本文对多边形中空电极加工铝基复合材料加工间隙流的场进行建模与仿真，分析多边形中空电极间隙流场分布和间隙蚀除微粒分布情况；然后，本文通过单因素实验、正交实验和响应曲面法考察峰值电流、脉宽、占空比、主轴转速、冲液压力等因素对多边形中空电极加工 Al2O3颗粒铝基复合材料的材料去除率、工具损耗速度、工具相对损耗的影响，并与圆形中空电极进行对比，结果显示相同加工工艺下，多边形中空电极的材料去除率更好，工具损耗速度也更高，但是工具相对损耗更小。
　　论文对比了圆形中空电极和多边形中空电极深孔加工效果，实验显示多边形电极深孔加工材料去除率更好，但加工表面粗糙度更大。本文通过对多边形中空电极和圆形中空电极加工孔壁的扫描电镜图片，对比分析了多边形中空电极的电火花蚀除情况，表明多边形中空电极加工更剧烈，单个脉冲能量效率更大，间接验证了多边形中空电极排屑效果的改善。

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2金属基复合材料的特点和加工方法

1.3颗粒增强铝基复合材料电火花小孔加工

1.4电火花异形电极加工铝基复合材料的现状

1.5课题主要研究内容

第二章 电火花加工蚀除机理

2.1电火花加工颗粒增强铝基复合材料的蚀除过程

2.2影响电火花放电蚀量的因素

2.3电火花蚀除铝基复合材料加工效率的计算

2.4本章小结

第三章 多边形中空电极电火花加工间隙流场的建模与仿真

3.1加工间隙的计算

3.2数学模型

3.3物理模型

3.4流场间隙仿真

3.5本章小结

第四章 多边形中空电极电火花加工工艺实验

4.1实验准备和设计

4.2脉宽、脉间和占空比对多边形中空电极加工效率的影响

4.3多边形中空电极加工铝基复合材料的工艺研究

4.4多边形中空电极深小孔加工铝基复合材料的工艺研究

4.5孔壁扫描电镜分析

4.6实验结果和结论

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 论文展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及专利

声明

致谢