磨料水射流切割鈦合金的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、鈦合金是一種具有非常顯著的抗腐蝕性、比強(qiáng)度高、耐高溫、質(zhì)量輕、無毒、無磁性等優(yōu)良特性的材料。目前被廣泛應(yīng)用于航天、汽車、化工等領(lǐng)域，并創(chuàng)造著巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，在國民經(jīng)濟(jì)和國防中發(fā)揮著重要作用。但由于其存在導(dǎo)熱系數(shù)低、塑性差、硬度低、切削加工性能差，采用傳統(tǒng)的機(jī)械切割方式加工極為困難、生產(chǎn)成本高、周期長，且切割時(shí)會產(chǎn)生大量的煙霧，危害操作者身體健康。長期以來鈦及鈦合金的應(yīng)用受到了很大程度的制約，如何實(shí)現(xiàn)鈦及鈦合金的綠色高效的切割加工成

2、為其推廣應(yīng)用中亟待解決的問題。因此，研究鈦合金的切割加工技術(shù)具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　磨料水射流技術(shù)作為唯一一種“軟、冷”切割加工方式的技術(shù)，是近幾十年來得以快速發(fā)展的一項(xiàng)新型特種加工技術(shù)。與其他加工方式相比，磨料水射流技術(shù)對難加工材料如陶瓷、石材、不銹鋼、玻璃、鈦合金等具有顯著的優(yōu)勢，且容易實(shí)現(xiàn)精加工，一般不需要二次加工。本文應(yīng)用磨料水射流技術(shù)，以鈦合金中應(yīng)用最普遍以及最難加工的Ti-6Al-4V（簡稱TC4）

3、為研究對象，對磨料水射流切割加工鈦合金材料的可行性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)論文對磨料。水射流切割加工鈦合金的宏觀表面特征、切割加工參數(shù)對其加工能力和加工質(zhì)量（切割斷面表面粗糙度為衡量指標(biāo)）的影響進(jìn)行了研究。
　　論文還對電火花線切割鈦合金進(jìn)行了切割實(shí)驗(yàn)研究，并與磨料水射流切割鈦合金進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)研究，深入研究兩者對工件產(chǎn)生的微觀影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電火花線切割加工過程中溫度高，加工效率低且多次發(fā)生斷絲現(xiàn)象，切割表面產(chǎn)生氧化層，表面有裂

4、痕產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了工件的加工質(zhì)量。相比之下，磨料水射流切割鈦合金效率高，表面有顯著的微觀切痕，平均工作溫度不高于100℃，不會對材料的內(nèi)部組織產(chǎn)生影響。
　　本文采用正交實(shí)驗(yàn)法，極差分析法對磨料水射流切割鈦合金時(shí)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化組合。研究分析顯示：當(dāng)鈦合金工件厚度為7.53mm、質(zhì)量水平指數(shù)為5時(shí)，若以切割斷面頂部表面粗糙度為衡量指標(biāo)，工藝參數(shù)最佳水平組合為：射流壓力為210MPa；噴嘴組合為：0.25:0.76mm；當(dāng)鈦

5、合金工件厚度為13.52mm、質(zhì)量水平指數(shù)為5時(shí)，若以切割斷面底部表面粗糙度為衡量指標(biāo)時(shí)，工藝參數(shù)最佳水平組合為：射流壓力為240MPa；噴嘴組合為：0.25:0.76mm。
　　論文采用多元線性回歸分析方法，利用Matlab語言,分別建立磨料水射流切割鈦合金的切割斷面頂部和底部表面粗糙度（aR）的預(yù)測模型。切割斷面頂部表面粗糙度（1aR）模型為Ra1=.13516×p.02999×d.06391×?02979.fq×T?0212