电熔爆加工机理及在内腹孔加工中的应用研究

摘要

电熔爆加工技术是新型强电加工技术，是一种采用小电压和大电流的高速脉冲电弧蚀除工件表面材料的加工方法，加工中不受材料热物理性能的限制。具有高效、清洁、节约能源、操作方便和结构简单的优点。但电熔爆加工机理和新型电极研究力度不够，在一定程度上制约其发展。
　　在电熔爆电极材料、工作液、脉冲电源理论和加工效率学习和研究，电熔爆单脉冲电弧击穿、放电及平衡和消弧机理学习和研究的基础上，对电熔爆脉冲电弧蚀除机理提出理想化峰峰模型，并对其模型分析阐述验证其正确性，脉冲电弧蚀除材料的热量来源于高温电弧自身带来的热量和电弧轰击表面产生的热量，以电弧带来的热量为主。
　　阐述内腹变径深孔含义，并针对内腹变径深孔的加工制造研制电熔爆变径电极。给出电熔爆变径电极系统方案、电极头设计方方案和其他部分设计图纸及设计原理，包括槽型变径方案、绝缘设计方案和变径精度控制方案，并验证其可行性。
　　电熔爆单脉冲电弧属于小电压大电流的脉冲电弧，在单脉冲电弧的特性分析以及模拟分析研究的基础上，选择ANSYS软件对电熔爆单脉冲电弧的温度场和应力场模拟分析，通过对模拟分析理论的研究，选择高斯函数分布的热源模型以及对相变潜热、应力应变理论和其它部分的模拟分析理论分析，通过验证其分析理论合理。对四种不同电流参数情况下电熔爆单脉冲电弧的温度场和应力场模拟，得出最终结论。电压和脉冲宽度不变时，电流越大则单脉冲电弧有效加热面积越大，单次蚀除材料量越多，电流越大则应力层表面面积和应力层厚度增大，但应力层厚度变化较应力层表面面积变化小。

目录

声明

摘要

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 电熔爆技术研究现状

1．3 课题主要研究内容

1．4 本章小结

2．1 电极材料和工作夜

2．2 电熔爆电源理论

2．3 电熔爆加工效率及表面质量

2．4 工作机理

2．4．1 击穿

2．4．2 放电及平衡

2．4．3 消弧

2．5 电熔爆加工效率理论

2．6 本章小结

3 变径电极的设计与分析

3．1 内腹深孔加工分析

3．2 电熔爆变径电极系统方案

3．3 电熔爆变径电极设计原理

3．3．1 变径电极端部设计

3．3．2 绝缘设计

3．3．3 变径电极尾部设计

3．4 变径电极变径精度分析

3．5 可行性分析与验证

3．6 本章小结

4 电熔爆单脉冲电弧加工模拟分析理论

4．1 热源模型

4．2 热源模型分析及选取

4．3 相变潜热

4．4 热应力应变理论

4．5 本章小结

5 电熔爆单脉冲电弧温度场与应力场模拟

5．1 模型分析与简化

5．2 材料热物理性能参数

5．3 高斯热源模型参数分析

5．3 温度场模拟分析

5．3．1 前处理

5．3．2 加载和求解

5．3．3 温度场后处理及结果分析

5．4 应力场模拟分析

5．4．1 计算方法及步骤

5．4．2 求解方法

5．4．3 应力场后处理及结果分析

5．5 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢