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关于电解加工钛合金材料的工艺研究

时间:2016-03-01 10:36 点击:
【论文摘要】钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点,是航天领域设计和制造方面的理想材料。由于电解加工具有短时高效等优点,通常也不受其是何种加工材料限制,因此,其可作为加工钛合金材料的理想工艺方法,本文则结合实际生产
  【论文摘要】钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点,是航天领域设计和制造方面的理想材料。由于电解加工具有短时高效等优点,通常也不受其是何种加工材料限制,因此,其可作为加工钛合金材料的理想工艺方法,本文则结合实际生产过程,详细介绍如何采用电解工艺方法加工钛合金产品。
  【论文关键词】电解钛合金绝缘保护
  1引言
  钛合金材料具有高强度、高塑性、高韧性、高模量、高损伤容限等特点,常规的车、铣加工达不到设计要求的形状和尺寸。本文则结合实际介绍如何采用电解方法加工出满足设计要求的产品。
  2研究内容与技术方案
  2.1阴极的设计与制造
  由于需要加工产品的尺寸较小,形状复杂,且需要考虑电极的放电间隙以及电解流场的均匀性,电极在设计及制造方面,需通过实际的电解试验进行参数摸索。电极实物图1所示:
  2.2加工间隙
  电解加工过程中放电间隙越小、表面质量越好,加工精度就越高,电解加工中,阴极一直进给,阳极不断溶解。在电解加工过程中,加工电压和进给速度对加工表面质量和加工精度有着重要的影响,因此有必要研究分布间隙。初始间隙与平衡间隙有着如下的电解加工关系式:
  从以上可以看出,通过调节电压、进给速度以及选用合适的电解液,便可对加工间隙实现有效的控制。
  2.3加工电解液的选择
  NaCl是一种强电解质,其在水溶液中几乎可以全部电离为Na+和Cl-离子,并能与水中的H+和OH-等离子共存,NaCl电解液理论上在加工钛合金材料时,通过适当调整加工电压、进给速度以及优化电极结构,会使加工产品表面质量更好,精度更高。选用NaCl作为电解液溶质时,其浓度一般控制在10%-14%,当表面质量要求较高时,一般会控制在10%以下,加工温度通常会控制在,本次即采用的14%浓度的NaCl溶液作为此次研究的电解液。同时为了保证电解液的有效利用。
  2.4非加工型面的绝缘隔离
  在电解加工过程中,为了保护某些非加工部位,使它不产生点蚀,通常都会采取一些绝缘保护方法。经过实践之后,最终确定采用静电喷涂方法,不但能够有效避免电解液与非加工表面相接触,起到隔开杂散电流的作用,而且其喷涂的非金属绝缘层较薄,粘贴也更加牢靠,更不会因电解产生的高温而融化脱落,一次喷涂可多次使用。
  3加工效果
  在完成了电解液的选择,加工参数的确定,绝缘保护层的喷涂等工作,结合必要的分度夹具,经过调整找正等前期准备工作之后,便对正式产品进行了加工,实际产品的加工效果如图2所示。经过检验之后,实际的加工尺寸能够达到设计要求的精度及尺寸。与电火花加工工艺相比,其加工效率提升95%以上,不但提高了生产效率,更节约了生产成本,以及大量的人力和物力,避免了资源的不必要浪费。
  4结语
  电解加工在电解加工钛合金产品时,只要正确设计加工电极,合理选用加工参数,恰当配制加工电解液,采用理想的绝缘保护方法等,就能够一次性短时高效加工出满足设计要求的产品。
  【参考文献】
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  [2]唐兴伦.高频群脉冲微细电化学制造关键技术研究[D].北京:北京理工大学,2004.
  [3]范植坚,马保吉,王天诚.嵌入磁路的电解加工技术研究[J].机械工程学报,2006(2):96.
  [4]赵建社.整体构件异形型腔组合电加工数字化制造技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2007.

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