本文關(guān)鍵詞：混粉準干式電火花強化TC4鈦合金放電特征研究

  更多相關(guān)文章： 混粉準干式電火花 工作介質(zhì) TC4鈦合金 表面強化 放電特征

【摘要】：鈦合金是應用于航空航天、汽車工業(yè)及石油化工等領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料，但因表面硬度低、耐磨性差等缺點使其應用受到了限制。為了解決這些問題，需要對鈦合金進行表面強化處理。傳統(tǒng)的強化技術(shù)(化學熱處理表面滲碳或氮、激光熔敷、微弧氧化、離子注入)存在處理周期長、強化層成分難以控制等缺陷，電火花強化技術(shù)可以較好的解決以上問題。目前對電火花強化技術(shù)的研究，主要集中在單一介質(zhì)(氣或液)方面、實驗方面和溫度場的模擬方面。單一介質(zhì)中電火花強化，存在加工均一性差、強化層較薄等缺點；而單純的實驗研究和溫度場模擬不能直觀的揭示電火花的放電機理。 本文在傳統(tǒng)電火花加工技術(shù)的基礎上引入混粉準干式電火花強化技術(shù)，并基于放電介質(zhì)的擊穿原理揭示電火花強化過程中的放電機理。基于電介質(zhì)擊穿的NPW和WZ模型建立電火花放電數(shù)學模型，運用Matlab7.11進行編程，模擬電火花在不同介質(zhì)下的放電路徑；針對NPW和WZ模型的局限性，在三維空間進行放電路徑的仿真；運用有限元方法，在不同介質(zhì)下對強化過程進行溫度場仿真。研究表明：電火花在不同的工作介質(zhì)下，得到的放電路徑分形維數(shù)不同，作用在工件表面的最高溫度也不同。分形維數(shù)的大小表征電火花放電時單個脈沖能量的分布，分形維數(shù)越小，能量分布越集中，放電通道半徑越小，放電能量轉(zhuǎn)化形成的熱源面積越小、溫度越高，造成過多的強化物質(zhì)氣化流失，強化層比較稀疏；反之，則可以得到性能較好的強化層組織。仿真結(jié)果得出，，與煤油、空氣等工作介質(zhì)相比，混粉準干式工作介質(zhì)中分形維數(shù)最高，強化層表面溫度最低，放電能量系數(shù)最小，放電通道內(nèi)能量分布較均勻且密度較低，與實驗研究結(jié)果相吻合。 利用電火花成形機床進行混粉準干式電火花強化TC4鈦合金實驗，研究不同工作介質(zhì)，不同放電參數(shù)(峰值電流、脈沖寬度、脈沖間隔)對強化效果的影響。實驗結(jié)果表明，采用混粉準干式作為工作介質(zhì)，峰值電流在(6.6-8.2)A之間，脈沖寬度在(50-100)μs之間，脈沖間隔在(80-100)μs之間時得到的強化層微觀組織形貌和性能較好。
【關(guān)鍵詞】：混粉準干式電火花 工作介質(zhì) TC4鈦合金 表面強化 放電特征
【學位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG661
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 傳統(tǒng)表面處理技術(shù)9-10
• 1.2.1 化學熱處理9
• 1.2.2 熱噴涂9
• 1.2.3 離子注入技術(shù)9
• 1.2.4 激光表面強化9-10
• 1.3 電火花強化技術(shù)10-12
• 1.3.1 電火花強化及特點10
• 1.3.2 工作介質(zhì)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 混粉準干式電火花強化技術(shù)的研究現(xiàn)狀和問題12-13
• 1.4.1 混粉準干式電火花強化技術(shù)的研究現(xiàn)狀12
• 1.4.2 混粉準干式電火花強化技術(shù)存在的問題12-13
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 混粉準干式電火花強化工藝特點14-21
• 2.1 混粉準干式電火花強化 TC4 鈦合金基本工作原理14-15
• 2.2 混粉準干式電火花強化 TC4 鈦合金單脈沖放電15
• 2.3 混粉準干式介質(zhì)擊穿機理15-20
• 2.3.1 工作介質(zhì)的作用15-16
• 2.3.2 氣體介質(zhì)擊穿機理16-17
• 2.3.3 液滴及粉末對介電常數(shù)的影響17-18
• 2.3.4 液滴及粉末對放電間隙的影響18-19
• 2.3.5 放電通道位形的變化19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 基于分形理論的混粉準干式介質(zhì)擊穿機理研究21-40
• 3.1 分形維數(shù)的計算21-23
• 3.2 基于 NPW 和 WZ 模型的放電仿真23-29
• 3.2.1 NPW 模型23-25
• 3.2.2 WZ 模型25
• 3.2.3 基于 Matlab 的放電仿真25-27
• 3.2.4 仿真結(jié)果分析27-28
• 3.2.5 放電路徑圖形的分形維數(shù)28-29
• 3.3 三維放電仿真29-34
• 3.3.1 三維仿真模型的電樹生長機理30-33
• 3.3.2 電介質(zhì)擊穿路徑的 Matlab 仿真33-34
• 3.4 分形維數(shù)與能量分布34-35
• 3.4.1 影響單個脈沖放電能量的因素34
• 3.4.2 單個脈沖能量與分形維數(shù)的關(guān)系34-35
• 3.5 電火花放電溫度場模擬35-38
• 3.5.1 溫度場能量控制方程35
• 3.5.2 熱源模型及邊界條件35-36
• 3.5.3 有限元模型的建立36-37
• 3.5.4 仿真結(jié)果分析37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第4章 混粉準干式電火花強化 TC4 鈦合金實驗研究40-54
• 4.1 實驗裝置及實驗條件40-42
• 4.2 實驗方案及方法的確定42
• 4.3 放電介質(zhì)對 TC4 鈦合金強化效果的影響42-47
• 4.3.1 放電介質(zhì)對電火花強化 TC4 鈦合金表面形貌的影響43-46
• 4.3.2 工作介質(zhì)對電火花強化 TC4 鈦合金強化效率的影響46-47
• 4.4 放電參數(shù)對電火花強化 TC4 鈦合金表面性能的影響47-53
• 4.4.1 峰值電流的影響47-48
• 4.4.2 脈沖寬度的影響48-51
• 4.4.3 脈沖間隔的影響51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 總結(jié)與展望54-56
• 5.1 全文總結(jié)54
• 5.2 后續(xù)研究工作54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的相關(guān)學術(shù)論文61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 白雪;混粉準干式放電加工機理及工藝研究[D];山東大學;2014年

本文編號：592993