管電極電解加工技術(shù),一般采用中空金屬管作為電解液噴嘴兼工具陰極,利用金屬在電解液中發(fā)生電化學(xué)陽極溶解的原理,對工件進(jìn)行去除加工。按工具陰極的行進(jìn)路徑及所加工結(jié)構(gòu)的特征,該技術(shù)可分為管電極電解加工孔技術(shù)與管電極電解銑削技術(shù),具有表面質(zhì)量高、不受材料硬度限制、無切削力,定域性高且加工靈活等優(yōu)點(diǎn)。本文針對管電極電解加工技術(shù)在孔、槽結(jié)構(gòu)加工中的應(yīng)用進(jìn)行了若干關(guān)鍵技術(shù)研究。(1)針對深小孔管電極電解加工中排液困難的問題,提出了恒流量管電極電解加工方法。試驗(yàn)結(jié)果表明,電解液流量對加工穩(wěn)定性及加工質(zhì)量都有較大影響,采用恒流量管電極電解加工方法可顯著提高加工效率、改善孔形質(zhì)量并提升加工穩(wěn)定性。(2)針對槽結(jié)構(gòu)管電極電解銑削加工中,邊緣區(qū)易出現(xiàn)雜散腐蝕的問題,提出了通過調(diào)整電解液反射狀態(tài)來緩解甚至消除槽邊緣雜散腐蝕的方法。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過控制加工參數(shù)可獲得不同的電解液反射狀態(tài),而兩者的共同作用決定了槽邊緣區(qū)的雜散腐蝕程度。通過對試驗(yàn)過程及結(jié)果的觀測,建立了加工參數(shù)、電解液反射狀態(tài)、槽邊緣區(qū)雜散腐蝕程度之間的關(guān)聯(lián),選取合適的參數(shù)獲得了邊緣無雜散腐蝕的高定域性槽結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,采用管電極電解多刀銑削的方法,獲得了兼具高表面質(zhì)量與高定域性的槽結(jié)構(gòu),并增加了其深度。(3)為探究將管電極電解加工技術(shù)應(yīng)用于激光立體成形(Laser rapid forming,LRF)零部件后續(xù)精加工的可能性,對LRF沉積態(tài)Inconel718試件進(jìn)行了電化學(xué)溶解特性研究。在對其金相組織進(jìn)行觀測分析后,研究了平面取向與激光參數(shù)對電化學(xué)極化特性、交流阻抗、電流效率的影響。結(jié)果顯示,在所選激光參數(shù)范圍內(nèi),平面取向及激光參數(shù)對電化學(xué)特性無明顯影響,但溶解后的表面形貌呈各向異性,在豎直面上出現(xiàn)呈條紋狀的層帶結(jié)構(gòu)(即熔覆層之間的交疊區(qū)),該結(jié)構(gòu)因溶解速率慢于周圍區(qū)域而呈“凸”狀。進(jìn)一步研究表明,層帶結(jié)構(gòu)高度及豎直面表面粗糙度Ra值將隨電流密度的增加而降低。(4)采用管電極電解加工技術(shù)在LRF沉積態(tài)毛坯件上進(jìn)行了孔、槽結(jié)構(gòu)的加工試驗(yàn),重點(diǎn)對孔側(cè)壁表面形貌與電解銑削表面平整度進(jìn)行了研究�？准庸ぴ囼�(yàn)結(jié)果表明,采用管電極電解加工技術(shù)進(jìn)行孔加工時(shí),孔側(cè)壁上將出現(xiàn)較為明顯的層帶結(jié)構(gòu),表面質(zhì)量不理想。電解銑削加工試驗(yàn)中,首先對LRF沉積態(tài)毛坯件表面平整度指標(biāo)的選擇進(jìn)行了初步探討,接著通過電解銑削槽試驗(yàn)研究了加工參數(shù)對加工表面平整度的影響,確立了恒電壓、小間隙的加工原則,并最終采用較優(yōu)參數(shù)完成了面整平加工,大幅降低了毛坯件表面的不平整度。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG662
【部分圖文】：

深徑比約 3~10，其加工質(zhì)量直接影響性發(fā)生改變，造成燃料噴注量不能與燃燒在噴孔內(nèi)的初擾動(dòng)，使噴散錐角增大，噴化與動(dòng)力的傳輸操縱，因此其內(nèi)部零部件接決定了車輛各項(xiàng)性能的優(yōu)劣。缸套/活而消耗發(fā)動(dòng)機(jī)大量能量的同時(shí)也因磨損大利影響，內(nèi)壁帶有凹槽的溝槽型缸套目產(chǎn)生動(dòng)壓潤滑，還可起到儲(chǔ)存潤滑油及磨機(jī)的破壞，提高了汽車的使用壽命。離舒適性的關(guān)鍵部件，降低其在使用過程中個(gè)重要目標(biāo)。為達(dá)到此目的，國內(nèi)外學(xué)者最為熱門（圖 1.2）。相關(guān)研究表明，接觸且能抑制其多階諧波響應(yīng)，加之對摩擦磨噪聲的產(chǎn)生[9-12]。

（a）制動(dòng)片螺旋槽 （b）制動(dòng)片不同溝槽方向圖 1.2 制動(dòng)器零件微溝槽結(jié)構(gòu)[12]1.1.2 孔槽結(jié)構(gòu)在模具、刀具制造領(lǐng)域的應(yīng)用沖孔模具、擠壓模具中應(yīng)用到許多小直徑精密深孔結(jié)構(gòu)，且這些孔結(jié)構(gòu)一般都具有孔徑小，深徑比大，加工精度要求高及表面粗糙度值低等特點(diǎn)。例如，用于汽車尾氣凈化器中催化劑陶瓷載體制造的擠壓模[13]，是一種高孔密度的結(jié)構(gòu)，往往具有孔深大，開孔密度大，孔壁薄的特點(diǎn)，且常采用 17-4PH 不銹鋼或 Inconel718 等合金制作，具有較大的加工難度。金屬切削加工中，刀具與工件、切屑之間有著非常嚴(yán)重的摩擦現(xiàn)象，產(chǎn)生大量的切削熱，容易導(dǎo)致加工質(zhì)量下降及刀具嚴(yán)重磨損。而相關(guān)研究表明，刀具表面帶有微溝槽可大幅改善刀具與工件的接觸狀態(tài)（圖 1.3），具有減摩、耐磨、潤滑及抗粘性等優(yōu)異性能[14, 15]。加拿大 P. Koshy 等采用電火花加工技術(shù)在刀具表面加工出寬度與深度都為 100μm 的溝槽陣列，顯著降低了刀具與工件表面的摩擦系數(shù)[16]。德國 J. Kümmel 等采用激光加工在刀具前刀面加工出微溝槽結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗粘性與耐磨性[17]。印度聯(lián)邦大學(xué) W. M. Da Silva 等采用激光加工在前刀面加工出方向平行與垂直于切屑流方向的陣列溝槽。試驗(yàn)結(jié)果顯示，刀具上的[18]

圖 1.2 制動(dòng)器零件微溝槽結(jié)構(gòu)[12]具、刀具制造領(lǐng)域的應(yīng)用模具中應(yīng)用到許多小直徑精密深孔結(jié)構(gòu)，且這些孔精度要求高及表面粗糙度值低等特點(diǎn)。例如，用于擠壓模[13]，是一種高孔密度的結(jié)構(gòu)，往往具有孔采用 17-4PH 不銹鋼或 Inconel718 等合金制作，具，刀具與工件、切屑之間有著非常嚴(yán)重的摩擦現(xiàn)象，降及刀具嚴(yán)重磨損。而相關(guān)研究表明，刀具表面帶態(tài)（圖 1.3），具有減摩、耐磨、潤滑及抗粘性等火花加工技術(shù)在刀具表面加工出寬度與深度都為件表面的摩擦系數(shù)[16]。德國 J. Kümmel 等采用激光現(xiàn)出優(yōu)異的抗粘性與耐磨性[17]。印度聯(lián)邦大學(xué) W.出方向平行與垂直于切屑流方向的陣列溝槽。試驗(yàn)?zāi)p降低切削溫度，提高切削性能[18]。

【參考文獻(xiàn)】

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1 潘志福;張明岐;傅軍英;殷e

本文編號：2815810