高硅铝合金电火花孔加工的流场和温度场建模与仿真

摘要

高硅铝合金以其优越的热传导性、耐磨性以及低密度特性,在汽车工业及电子工业中被广泛应用。传统的切削方式加工高硅铝合金工件时,由于含硅量提高使得刀具磨损剧烈,同时在加工小孔等细小结构时更是显示了其手段的局限性。电火花加工因为无宏观力作用且不受材料硬度限制,很好地克服了由材料带来的这些问题。计算机仿真消耗成本低,而且可以准确的预测结果,所以利用仿真方法研究高硅铝合金电火花小孔加工过程的规律,对于拓宽高硅铝合金应用范围具有重要意义。
　　本文首先使用Fluent软件建立小孔加工过程中工作介质的流动模型。基于流动模型研究孔加工过程中介质流动的压力分布、速度分布以及介质带动下的电蚀产物颗粒的分布情况,并分析冲液压力对加工效果的影响。
　　在微观尺度上,本文基于Abaqus建立单脉冲火花放电的传热模型。通过传热模型的仿真,研究了在材料非均匀微观组织条件下,高硅铝合金电火花加工的蚀除规律;同时根据加工过程中电参数与模型条件的对应关系,研究了电参数对工件和电极上溶坑尺寸的影响。
　　通过高硅铝合金工件小孔加工实验,对仿真分析结果进行验证。首先通过改变冲液压力、电流及脉宽条件,研究工艺参数对加工效率和电极损耗的影响,验证仿真结果的正确性;然后对加工后的孔壁截面以及电蚀产物断面,使用电镜进行观测,发现了高硅铝合金工件的表面重铸层中以及与之对应的电蚀产物中的急冷组织,同时在电蚀产物中发现热解理脱落的硅颗粒,验证了对高硅铝合金电火花加工蚀除机理的仿真分析结果。

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第1章 绪 论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2电火花加工的发展现状

1.3电火花加工仿真的研究进展

1.4本课题研究的主要内容

第2章 高硅铝合金电火花小孔加工的流场仿真

2.1引言

2.2物理模型与计算模型

2.3流场模型设定

2.4计算结果分析

2.5本章小结

第3章 高硅铝合金电火花加工的温度场仿真

3.1引言

3.2电火花击穿的物理模型分析

3.3数学模型

3.4模型参数的确定

3.5模型设定和计算

3.6仿真结果分析

第4章 高硅铝合金小孔加工仿真验证实验

4.1引言

4.2工艺实验

4.3蚀除方式仿真分析的验证实验

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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