SiC-Al功能梯度材料的電火花加工仿真及工藝試驗(yàn)研究.pdf

1、陶瓷-金屬功能梯度材料以其新穎的設(shè)計(jì)理念備受世人矚目，具有連續(xù)漸變的材料熱力學(xué)屬性且保留了兩種材料組分的良好特性，在機(jī)電、化工、生物、通信、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。受加工方法及其理論研究上的限制，諸多優(yōu)異性質(zhì)的陶瓷-金屬功能梯度材料只能作為涂層材料或僅能加工成簡(jiǎn)單構(gòu)件，很難實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工，嚴(yán)重制約著其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，探索陶瓷-金屬功能梯度材料的高效穩(wěn)定可靠加工方法和機(jī)理研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2、r>　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了SiC/Al功能梯度材料的電火花加工間隙流場(chǎng)仿真模型，對(duì)加工間隙流場(chǎng)速度分布、蝕除產(chǎn)物濃度進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同供液方式、不同加工深度、不同沖液壓力對(duì)加工效率的影響。結(jié)果表明：供液方式為反流式內(nèi)沖液加工效果最佳；工作液入口壓力越大，加工間隙工作液流速越大，蝕除產(chǎn)物濃度越小；加工深度越小，靠近電極與工件表面的工作液流速越大，蝕除產(chǎn)物濃度越小。⑵建立了SiC/Al功能梯度材料電火花加工單脈沖放電溫度場(chǎng)

3、數(shù)學(xué)模型和物理模型，研究了峰值電流、脈寬、梯度層含量對(duì)工件溫度分布與放電蝕除凹坑尺寸的影響；并在單脈沖放電仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)放電位置的隨機(jī)性，研究了連續(xù)多脈沖放電動(dòng)態(tài)蝕除過(guò)程以及加工參數(shù)對(duì)材料去除率對(duì)影響。仿真結(jié)果表明：峰值電流與脈寬增加對(duì)材料的蝕除有明顯的促進(jìn)作用，而梯度層含量剛好相反。⑶對(duì)連續(xù)多脈沖放電材料去除率仿真結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證；采用 L32(21×44)混合正交設(shè)計(jì)，分析了供液方式、峰值電流、脈寬、脈間、梯度層含量對(duì)材料去除

4、率與電極相對(duì)損耗率的影響規(guī)律；對(duì)5-w t％ Si C/Al的電火花加工進(jìn)行了多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化及回歸分析。研究表明，影響材料去除率的主次因素為：峰值電流、供液方式、脈寬、脈間、梯度層含量，影響電極相對(duì)損耗率的主次因素為：供液方式、脈沖寬度、峰值電流、梯度層含量、脈沖間隔；加工5-wt%SiC/Al綜合指標(biāo)最優(yōu)工藝參數(shù)組合為峰值電流10A、脈寬200μs、脈間100μs、伺服電壓50V、抬刀高度3mm，多目標(biāo)優(yōu)化前后相比，材料去除率由116