镍基高温合金IN718的中走丝电火花线切割加工参数研究

摘要

航空航天领域的飞速发展，对于发动机等高温零部件的要求越来越高，在高温下要求其具有良好的力学性能。镍基高温合金IN718是一种典型的高温合金，具有优良的高温蠕变强度、抗疲劳性、抗氧化性和抗热腐蚀性等特点，在航空、航天等领域内发挥着重要作用。 镍基高温合金具有塑性变形抗力大，故在切削过程中极易使刀具损坏，并且冷硬现象严重。因此，在一些零件的制造中，使用电火花线切割加工镍基高温合金IN718是一种适合的加工方法。电火花线切割加工是利用移动的金属电极，采用数控技术控制其对工件进行放电，进而切割成形表面。因此，可采用电火花切割方法对镍基高温合金IN718进行加工，使其满足制造精度要求。本文以DK7740Z型中走丝机床为试验平台，对镍基高温合金IN718进行切割试验，研究其加工参数，主要包括脉宽时间、放电间隙、运丝速度和占空比分别对试件的切割速度和表面粗糙度的影响规律，从而优化加工参数，探讨镍基高温合金加工的新方法，提高生产率。 本文通过单因素试验法研究脉宽时间、放电间隙、运丝速度和占空比分别对中走丝电火花线切割加工 IN718 试件的切割速度和表面粗糙度的影响规律。使用正交试验，合理选取试验的因素和各因素水平，选择正交表L16（45），绘制试验方案表。通过极差分析、方差分析，研究脉宽时间、放电间隙、运丝速度和占空比这四个参数对于试件切割速度和表面粗糙度影响的显著性，定量分析影响因素的显著性和高度显著性。 本文以正交试验为前提，通过灰色关联分析法把试件的切割速度和表面粗糙度数值进行无量纲化处理，计算其值，针对不同因素的同一水平得到每个因素灰色关联度值最大的水平，由此得到了脉宽时间、放电间隙、运丝速度和占空比最优参数组合，即试验加工条件：脉宽时间是 24μs，放电间隙是8μm，运丝速度是2档，占空比是0.1428。进行实验验证，结果表明最优参数组合达到预期加工效果。 本文使用响应曲面法，建立拟合模型，并使用Minitab软件进行数据处理，能够求得自变量与目标函数的解析式，即脉宽时间、放电间隙、运丝速度和占空比对试件切割速度和表面粗糙度的函数解析式，由方差分析得到模型拟合效果较好，利用二维等值图像、三维响应图直接观察到最优点所在区间范围。同时，可以通过拟合的解析式进行目标预测，为中走丝电火花线切割加工镍基高温合金 IN718 时工艺参数的选择提供有力的依据。

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