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绝缘陶瓷材料电火花线切割加工研究

作　者: 邬哲
导　师: 丁阳喜
学　校: 华东交通大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 绝缘陶瓷材料电火花线切割加工辅助电极法工艺参数
分类号: TM281
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

陶瓷材料的诞生已经有相当悠久的历史，其特殊的分子结构使其拥有大多数材料无法比拟的化学、物理特性。与一般的金属材料相比，陶瓷材料的晶体结构更为复杂，表面能小，所以在耐磨损，耐高温，抗腐蚀以及硬度和强度等性能方面都要比普通的金属材料优秀的多，这也说明陶瓷材料可以在更为恶劣的工作环境下长时间工作，因此在现代工业中，陶瓷材料得到广泛的应用。也正是因为其优异的物理、化学性能，使得陶瓷材料的加工也相当困难。目前，陶瓷材料的加工方式还十分有限，最主要的加工方法还是传统的机械加工，且加工质量也较难控制。本文以绝缘陶瓷材料（Si₃Al₃O₃N₅）为研究对象，研究了绝缘陶瓷材料采用辅助电极电火花线切割方法对其进行加工的可行性，并对加工速度、电极损耗及表面质量进行了初步的分析研究，采用辅助电极法可以实现绝缘陶瓷材料的电火花线切割加工。实验研究表明，采用涂覆的方法制备辅助电极不仅过程简单，而且成本也比其他方法更为低廉。加工后的辅助电极呈灰黑色，通过测算可得到辅助电极的比电阻约为10Ωmm，厚度在0.3-0.5mm之间，完全符合作为辅助电极的要求。事实证明，该方法不失为一种简便可行的制备辅助电极的有效方法。实验中选用煤油作为加工工作液。论文研究了脉冲宽度、峰值电流以及脉间脉宽比对加工速度和表面粗糙度等的影响。分析了电极丝的损耗因素，并对加工变质层进行观察分析。通过正交实验，选取较优的加工参数，实验得知在影响加工表面粗糙度的三个因素中，脉冲宽度影响最大，其次是峰值电流，而脉间脉宽比影响最小。根据实验数据优化了实验加工工艺参数。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
主要符号说明  7-8
第一章绪论  8-10
  1.1 前言  8
  1.2 课题研究的主要内容  8-10
第二章陶瓷材料的应用及其加工  10-17
  2.1 陶瓷材料的特点及应用  10-12
  2.2 陶瓷材料加工的技术现状  12-15
    2.2.1 绝缘陶瓷材料的加工现状  12-15
    2.2.2 导电性陶瓷材料的加工现状  15
  2.3 实验所用的的陶瓷材料及其基本性质  15-17
第三章电火花线切割加工  17-25
  3.1 电火花线切割加工的特点及应用  17-18
    3.1.1 电火花线切割加工的特点  17
    3.1.2 电火花线切割加工的应用  17-18
  3.2 电火花线切割加工的基本原理  18-21
  3.3 数控电火花线切割加工机床的组成  21-22
  3.4 电火花线切割加工的现状及发展趋势  22-23
  3.5 实验中使用的电火花线切割加工机床  23-25
第四章辅助电极法加工绝缘陶瓷材料  25-32
  4.1 实验原理及方法  25-27
  4.2 辅助电极的材料  27-28
  4.3 辅助电极的制备  28-29
  4.4 绝缘陶瓷材料的电火花线切割加工实验方法与步骤  29-30
  4.5 导电膜生成及其过程分析  30-32
第五章实验结果分析  32-55
  5.1 加工工艺参数对加工速度的影响  32-34
    5.1.1 脉冲宽度对加工速度的影响  32-33
    5.1.2 峰值电流对加工速度的影响  33-34
    5.1.3 脉宽系数对加工速度的影响  34
  5.2 工艺参数对表面粗糙度的影响  34-43
    5.2.1 脉冲宽度对表面粗糙度的影响  34-37
    5.2.2 峰值电流对表面粗糙度的影响  37-40
    5.2.3 脉宽系数对表面粗糙度的影响  40-43
  5.3 电极丝的损耗  43-45
  5.4 表面变质层分析  45-48
    5.4.1 变质层形成的机理  45-46
    5.4.2 加工后陶瓷材料变质层分析  46-48
  5.5 实验参数优化  48-53
    5.5.1 正交实验设计  48-50
    5.5.2 正交实验分析  50-53
  5.6 小结  53-55
总结  55-57
参考文献  57-59
个人简历在读期间发表的学术论文  59-60
致谢  60

绝缘陶瓷材料电火花线切割加工研究

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