短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性研究 被引量：1

1

作者 马昕旸 陈小康 +1 位作者 王恪典 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第8期141-145,共5页

针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且... 针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且电弧放电能量大会引起排屑不畅、短路、二次放电问题。针对上述问题,对短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性展开研究。从间隙流场角度出发,研究了不同进给速度以及不同加工深度下间隙流场的运动特性,并设计实验验证仿真结果。结果表明:在一定范围内,短电弧-电解复合加工进给速度越快,极间介质平均运动速度越快,颗粒分布越均匀,排屑效果越好,因此通过增加进给速度可以促进排屑,提高短电弧-电解复合加工的稳定性。 展开更多

关键词 深小孔加工 短电弧-电解复合加工 流固耦合特性 间隙流场 排屑

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电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

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作者 胡国玉 王家豪 +2 位作者 周建平 张晟晟 付斐 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期41-47,共7页

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电... 放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 电源类型 放电凹坑 放电波形 断弧方式

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工艺参数对短电弧-电化学复合加工表面质量的影响研究

3

作者 代向宇 胡国玉 +2 位作者 周建平 张儒 王家豪 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期64-70,86,共8页

针对传统短电弧铣削加工后表面存在热损伤层问题,在钛合金TC4上进行了短电弧-电化学复合加工试验研究,分析了短电弧-电化学复合加工的材料去除机制,并通过理论模型分析了影响复合加工快慢及表面质量的关键影响参数,即加工电压、工作介... 针对传统短电弧铣削加工后表面存在热损伤层问题,在钛合金TC4上进行了短电弧-电化学复合加工试验研究,分析了短电弧-电化学复合加工的材料去除机制,并通过理论模型分析了影响复合加工快慢及表面质量的关键影响参数,即加工电压、工作介质电阻率和进给速度。通过单因素试验研究了关键参数对短电弧-电化学复合加工表面质量的影响。试验结果表明,利用短电弧-电化学复合加工底面间隙电化学效应可以很好地去除短电弧加工后表面热损伤层。在进给速度为4 mm/min时可以实现无热损伤层加工,加工效率为354 mm^(3)/min,加工表面粗糙度Sa为17.982μm。 展开更多

关键词 钛合金TC4 短电弧-电化学复合加工 工艺参数 热损伤层 表面粗糙度

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电极结构对短电弧-电化学复合加工深窄槽影响研究

4

作者 胡国玉 张儒 +2 位作者 张晟晟 代向宇 周建平 《机床与液压》 北大核心 2023年第15期100-106,共7页

深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状... 深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状电极结构,对不同电极结构加工时的间隙流场状态进行仿真研究。对比不同电极结构极间介质流速与压力的分布状态,并对仿真结果进行实验验证,探究电极结构对短电弧-电化学复合加工性能包括加工效率、尺寸精度、表面质量等指标的影响。实验结果表明:螺旋电极结构相比于单孔电极和多孔电极更能改善极间的流场状态,在保证深窄槽尺寸精度的情况下提高了加工效率与表面质量。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 深窄槽 电极结构 加工性能

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冲液方式对短电弧-电化学复合加工性能的影响研究

5

作者 付斐 代向宇 +2 位作者 胡国玉 王家豪 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第7期143-149,共7页

针对短电弧-电化学复合加工时内-外冲液方式存在的加工不稳定及加工效率低等问题,提出了一种更适用于短电弧-电化学复合加工的外气-内液冲液方式。在加工过程中通过侧面冲入高压空气,实现加工间隙内短电弧加工与电化学加工相结合的同时... 针对短电弧-电化学复合加工时内-外冲液方式存在的加工不稳定及加工效率低等问题,提出了一种更适用于短电弧-电化学复合加工的外气-内液冲液方式。在加工过程中通过侧面冲入高压空气,实现加工间隙内短电弧加工与电化学加工相结合的同时,改善了间隙流场分布,提高了短电弧-电化学复合加工效率及工件表面质量。基于Fluent软件进行内-外冲液及外气-内液冲液方式的流场仿真,分析了侧面高压气体的冲入对间隙流场分布状态及介质电导率的影响。通过对比实验研究了两种冲液形式下的材料去除率、单位能耗体积比以及表面热损伤层。结果表明,外气-内液冲液方式下的材料去除率(MRR)可以达到750 mm^(3)/min,相对于内-外冲液方式提高了1.9倍,单位能耗体积比仅有149.98 kJ/cm^(3),加工后工件表面无重铸层,尺寸精度也得到了较大改善,实现了材料的无重铸层加工。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 冲液方式 流场分布 材料去除率(MRR) 表面质量

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基于温度场的C/SiC复合材料短电弧放电加工等效热源研究 被引量：3

6

作者 季玉 周建平 +2 位作者 汪兵兵 秦曹阳 唐伟 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第4期9-14,共6页

针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统... 针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统高斯热源与等效热源,并通过实验进行验证。结果表明:运用新型等效热源仿真,得到的凹坑尺寸比传统高斯热源更加接近实验加工的尺寸,预测精确度提高20%。 展开更多

关键词 短电弧放电加工 等效热源 C/SIC复合材料 高斯热源

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电极材料对不锈钢短电弧-电化学复合加工性能影响研究 被引量：3

7

作者 张儒 胡国玉 +2 位作者 周建平 张晟晟 代向宇 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第6期55-61,共7页

短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式,利用短电弧放电进行材料的高效蚀除,利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性,会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用... 短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式,利用短电弧放电进行材料的高效蚀除,利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性,会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用铝、石墨、不锈钢和紫铜作为电极材料,探究不同电极材料在短电弧-电化学复合加工模式下对304不锈钢的影响规律。从材料去除率(MRR)、相对电极损耗率(RTWR)、表面粗糙度(SA)和表面宏微观形貌等角度进行分析。结果表明,使用紫铜电极具有较高的材料去除率,低的相对电极损耗率,良好的表面质量以及更薄的再铸层厚度,所以更适合作为复合加工的电极材料,为后续短电弧-电化学复合加工模式下电极材料的选择提供了理论依据。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 304不锈钢 电极材料 加工性能

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不同空气流量下纯钨电极短电弧脉冲放电过程研究

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作者 鲁文峰 李雪芝 +2 位作者 汪兵兵 张兆明 辛少坤 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第8期42-48,共7页

为进一步探索空气中短电弧加工(short electric arc machining, SEAM)放电过程,揭示短电弧放电加工中凹坑形成和材料去除机制,以空气作为介质,探究0 L/min和20 L/min空气流量对电弧-熔池和材料去除过程的影响,并进行对比试验研究。结果... 为进一步探索空气中短电弧加工(short electric arc machining, SEAM)放电过程,揭示短电弧放电加工中凹坑形成和材料去除机制,以空气作为介质,探究0 L/min和20 L/min空气流量对电弧-熔池和材料去除过程的影响,并进行对比试验研究。结果表明,脉冲持续时间内,电弧经历快速膨胀、变形膨胀、稳定和熄灭4个阶段。在电弧膨胀阶段,材料以蚀除颗粒去除为主;在电弧稳定阶段,材料以熔融物与蚀除颗粒去除为主;在放电后续熄灭阶段,材料以熔融物去除为主。此外,连续脉冲放电中容易产生爆炸力,进一步增加金属材料去除量。提高空气流量可增大去除颗粒体积和抑制裂纹产生。 展开更多

关键词 短电弧加工 纯钨电极 脉冲放电 电弧-熔池 凹坑

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Ti60电火花-电解双电源复合加工微小孔试验研究 被引量：3

9

作者 黄绍服 张茜熙 +1 位作者 张建翔 李君 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第2期115-119,共5页

针对Ti60单一电火花、电解加工微小孔时,电火花加工后微小孔表面存在再铸层及电解加工效率较低的问题,提出了电火花-电解双电源复合加工方法,并利用自制的电火花-电解双电源复合加工装置,进行了Ti60电火花-电解双电源复合加工微小孔的... 针对Ti60单一电火花、电解加工微小孔时,电火花加工后微小孔表面存在再铸层及电解加工效率较低的问题,提出了电火花-电解双电源复合加工方法,并利用自制的电火花-电解双电源复合加工装置,进行了Ti60电火花-电解双电源复合加工微小孔的实验研究。研究结果表明:通过调节电火花-电解双电源的加工参数可以有效地提高加工效率及微小孔加工表面质量。 展开更多

关键词 双电源 电火花-电解复合加工 微小孔

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低盐溶液电火花-电解复合加工微小方孔试验 被引量：3

10

作者 吉帅 曾永彬 《电加工与模具》 2021年第1期33-37,共5页

综合电火花加工快速蚀除材料与电解加工溶解重铸层的优势,提出了在低电导率的NaNO3溶液中使用电极逐层往复式铣削加工微小方孔的电火花-电解复合加工方法,并研究了电解液浓度、电压和电容参数对微小方孔加工质量的影响。结果表明:电解... 综合电火花加工快速蚀除材料与电解加工溶解重铸层的优势,提出了在低电导率的NaNO3溶液中使用电极逐层往复式铣削加工微小方孔的电火花-电解复合加工方法,并研究了电解液浓度、电压和电容参数对微小方孔加工质量的影响。结果表明:电解液浓度与加工电压对微小方孔加工质量影响较大,电容影响相对较小。选用最优加工参数在100μm厚的321不锈钢片上加工微小方孔,得到的方孔加工质量好、侧壁表面无重铸层,且工具电极相对损耗仅0.05%。 展开更多

关键词 微小方孔 电火花-电解复合加工 重铸层

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电火花-电解复合加工的低电极损耗机理研究 被引量：6

11

作者 唐健 张彦 +2 位作者 MD Rashedul Islam 纪磊 王国乾 《机械制造与自动化》 2019年第6期18-21,共4页

微小孔电火花-电解复合高速制孔加工过程中,因电火花放电而导致的工具电极快速损耗,严重影响了微小孔的加工精度。针对该问题,研究基于溅射补偿的低电极损耗电火花-电解复合加工机理,通过实验验证采用中性盐浓液可促进溅射补偿速率、降... 微小孔电火花-电解复合高速制孔加工过程中,因电火花放电而导致的工具电极快速损耗,严重影响了微小孔的加工精度。针对该问题,研究基于溅射补偿的低电极损耗电火花-电解复合加工机理,通过实验验证采用中性盐浓液可促进溅射补偿速率、降低工具电极损耗,从而有效改善微小孔加工精度。通过电火花高速穿孔加工和电火花-电解复合高速制孔加工的对比实验发现,当采用中性盐浓液作为工作液时,工具电极端部工件材料成分含量比电火花高速穿孔加工多了7.34%,工具电极的损耗减少了14.7%。此外,优化实验表明,采用工作液电导率为10 mS/cm,脉冲宽度为15μs,脉冲间隔为38μs,峰值电流为8 A的工艺参数组合,可高效促进溅射层的形成,且工具电极损耗率低。 展开更多

关键词 电火花-电解复合加工 电极损耗 溅射补偿 微小孔

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激光-电弧复合焊接缺陷形成机理及抑制方法 被引量：4

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作者 尹立孟 王金钊 +1 位作者 李勇 王纯祥 《激光杂志》 北大核心 2018年第2期90-96,共7页

近年来,随着电弧焊设备、激光器性能和工业集成技术的不断提高以及激光-电弧复合焊接机理和工艺研究的持续深入,激光-电弧复合焊技术在国内外众多重要工程领域应用越来越广泛。然而,由于激光-电弧复合焊热源间的强耦合作用及其众多的工... 近年来,随着电弧焊设备、激光器性能和工业集成技术的不断提高以及激光-电弧复合焊接机理和工艺研究的持续深入,激光-电弧复合焊技术在国内外众多重要工程领域应用越来越广泛。然而,由于激光-电弧复合焊热源间的强耦合作用及其众多的工艺参数难以优化控制,焊接过程仍会出现焊接缺陷,严重影响焊接接头质量和服役可靠性。本文在深入探讨激光-电弧热源协同机制和复合参数影响规律的基础上,重点阐明了激光-电弧复合焊接气孔、裂纹、咬边、驼峰等主要缺陷的形成机理和成形过程,同时进一步分析了不同焊接形式的缺陷抑制方法及其作用机理,以期为更好地理解激光-电弧复合焊这一优质高效焊接方法并推动其更广泛的工业应用提供参考。 展开更多

关键词 激光材料加工 激光-电弧复合焊接 焊接缺陷 形成机理 抑制方法

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电解-磁力复合研磨镍基高温合金实验研究 被引量：4

13

作者 谭悦 于克强 +2 位作者 陈燕 杜兆伟 燕峰 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2017年第12期1-4,共4页

为了改善镍基高温合金GH4169制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,提出了一种高效率的电解-磁力复合研磨光整加工方法。设计了电解-磁力复合研磨光整加工的试验装置,与单纯磁力加工对比,对不同加工工艺下所得合金表面的表面粗糙度、... 为了改善镍基高温合金GH4169制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,提出了一种高效率的电解-磁力复合研磨光整加工方法。设计了电解-磁力复合研磨光整加工的试验装置,与单纯磁力加工对比,对不同加工工艺下所得合金表面的表面粗糙度、表面成分、表面残余应力进行分析。结果表明,在同等条件下,复合研磨使表面粗糙度由Ra 6.3μm降至Ra 0.8μm,完善了表面质量且加工效率提高56%;加工后表面成分无太大变化;使表面残余应力由+215 MPa转变为-186 MPa,从而获得更好的表面应力状态。 展开更多

关键词 镍基高温合金 电解-磁力复合研磨加工 表面粗糙度 残余应力 钝化

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硫酸-乙醇复合电解液微细电解铣削微槽试验研究

14

作者 陈扬枝 曾昭呼 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第12期1-8,共8页

为了加工出高精度的微槽结构,基于分层铣削的方法对304不锈钢工件进行微细电解铣削加工试验研究。对比分析了分别将硫酸溶液和硫酸-乙醇溶液作为电解液的微槽加工精度,结果表明,硫酸-乙醇复合电解液能够减少杂散腐蚀,提高加工定域性,减... 为了加工出高精度的微槽结构,基于分层铣削的方法对304不锈钢工件进行微细电解铣削加工试验研究。对比分析了分别将硫酸溶液和硫酸-乙醇溶液作为电解液的微槽加工精度,结果表明,硫酸-乙醇复合电解液能够减少杂散腐蚀,提高加工定域性,减小微槽的表面粗糙度。通过单因素试验研究微细电解铣削加工中不同工艺参数对微槽加工精度的影响,得到了优化的组合工艺参数,在该组合工艺参数下,加工出尺寸为260μm×93μm×42μm、截面成型角度为114°和表面粗糙度Ra为0.39μm的微槽。 展开更多

关键词 微细电解铣削 304不锈钢 硫酸-乙醇复合电解液 加工精度

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基于PLC的短电弧加工机床数控系统人机接口设计

15

作者 宋文涛 樊军 黄立华 《内江科技》 2011年第8期92-93,共2页

针对短电弧加工的特殊性,设计满足短电弧加工工艺要求的数控软硬件系统。选用目前工业领域使用较为广泛的SIEMENSS7-200系列PLC,利用S7-200PLC对输入端口的状态进行定时扫描,将扫描的结果采用MODBUS协议从PLC的Port0口经RS485串口线传... 针对短电弧加工的特殊性,设计满足短电弧加工工艺要求的数控软硬件系统。选用目前工业领域使用较为广泛的SIEMENSS7-200系列PLC,利用S7-200PLC对输入端口的状态进行定时扫描,将扫描的结果采用MODBUS协议从PLC的Port0口经RS485串口线传到上位机。以S7-200PLC主模块、I/O扩展模块以及各种按钮实现数控系统软件、硬件双人机接口。 展开更多

关键词 短电弧加工 S7-200PLC 人机接口

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双极性高频脉冲电解电源的研制

16

作者 金兴伟 张永俊 +1 位作者 刘小康 梁校勇 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第9期50-53,共4页

根据电解-机械复合加工方法的特点,分析了加工所需脉冲电源的要求,设计了一种双极性脉冲电源。该电源采用PIC18F458单片机作为控制系统的核心,主电路采用双电源斩波结构,可实现双极性方波交流、直流、脉冲电流等多种输出。正负半波的幅... 根据电解-机械复合加工方法的特点,分析了加工所需脉冲电源的要求,设计了一种双极性脉冲电源。该电源采用PIC18F458单片机作为控制系统的核心,主电路采用双电源斩波结构,可实现双极性方波交流、直流、脉冲电流等多种输出。正负半波的幅值、频率及占空比均可调节,经实际使用,证明该电源具有稳定、可靠的特点,能满足电解复合磨削的工艺要求。 展开更多

关键词 双极性脉冲电源 PIC18F458 电解-机械复合加工

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激光-熔化极脉冲电弧复合焊接的双重导电机制 被引量：9

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作者 王威 林尚扬 +3 位作者 王旭友 徐良 腾彬 黄瑞生 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期50-59,共10页

对激光-电弧复合焊接的稳弧机理始终存在不同的观点。通过高速摄像机和光谱分析仪对比研究了激光与电弧复合前后电弧形态发生的变化。研究发现复合后电弧呈现一种全新的形态,具有两个独立的导电通道,这种现象被称为"双重导电机制&q... 对激光-电弧复合焊接的稳弧机理始终存在不同的观点。通过高速摄像机和光谱分析仪对比研究了激光与电弧复合前后电弧形态发生的变化。研究发现复合后电弧呈现一种全新的形态,具有两个独立的导电通道,这种现象被称为"双重导电机制"。这种机制对维持电弧稳定和保证焊缝成型良好具有非常重要的意义,正是激光-电弧复合焊接高速焊接过程中稳弧的关键所在。研究还发现"双重导电机制"的建立过程存在时间顺序,辅助导电通道首先是从激光小孔周围建立起来,然后逐渐扩展到整个电弧区域。各种焊接参数对"双重导电机制"也存在明显的影响。 展开更多

关键词 激光技术 激光材料加工 激光-电弧复合焊接 等离子体 基础问题 熔化极气体保护焊

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冰层辅助对电火花-电解复合穿孔的影响 被引量：7

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作者 丁飞 徐正扬 +1 位作者 王丰 张彦 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期255-263,共9页

电火花-电解复合穿孔(ECDD)加工方法有望实现难加工材料涡轮叶片气膜冷却孔无重铸层高效加工,为了进一步提升小孔孔壁的加工质量,提出了在工件底部填充冰层的电火花-电解复合穿孔加工新方法。分析了冰层辅助对复合加工过程中两极之间电... 电火花-电解复合穿孔(ECDD)加工方法有望实现难加工材料涡轮叶片气膜冷却孔无重铸层高效加工,为了进一步提升小孔孔壁的加工质量,提出了在工件底部填充冰层的电火花-电解复合穿孔加工新方法。分析了冰层辅助对复合加工过程中两极之间电流电压的波形、复合穿孔的加工效率、小孔的出入口孔径、孔壁重铸层去除等的影响,进行了冰层辅助与无冰层辅助电火花-电解复合穿孔对比试验。试验表明:冰层辅助加工可以在小孔穿透之后形成充分的反向冲液,有效地解决小孔穿透之后的漏液问题。在增加底部停顿时间的基础上,即小孔穿透后管电极到达预设深度继续停留一段时间,延长管电极对孔壁的电解作用时间,可以显著提高重铸层的去除效果,有望实现小孔整个孔壁重铸层的完全去除。 展开更多

关键词 冰层辅助 电火花-电解复合穿孔(ECDD) 波形 加工效率 重铸层

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