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铝基复合材料电火花加工工艺研究

作　者: 祁立军
导　师: 马保吉
学　校: 西安工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 铝基复合材料电火花加工工艺加工效率表面粗糙度
分类号: TG661
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

铝基复合材料是以铝合金作为金属基体加入一定的增强相,经过一系列处理工艺,铸造出的特殊材料。铝基复合材料的性能取决于基体合金和增强相的特性、含量、分布等。与基体合金相比,铝基复合材料具有良好的物理和化学性能,作为一种新型材料在汽车工业、航空航天等多领域有着广泛的应用。研究铝基复合材料的加工工艺,探讨加工机理,对于促进这种材料的应用,具有十分重要的意义。本论文研究了电火花线切割加工中主要电参数脉宽、脉间、峰值电流及伺服电压对增强相SiC颗粒含量为5%及10%两种铝基复合材料的加工效率及表面粗糙度的影响规律。在电火花成形加工中还分别使用紫铜及石墨作为电极进行实验,研究不同电极对铝基复合材料的材料去除率的影响规律,并对电火花加工电参数进行了优化。通过SEM的方法观察了电火花线切割加工样件表面的形貌、结构,并进行了能谱分析,初步探讨了电火花加工铝基复合材料去除机理。研究结果表明：线切割实验中,加工效率随着脉宽的增加提高到峰值后降低,随脉间及伺服电压的增加而降低,随峰值电流的增加而增大；表面粗糙度随着脉宽及峰值电流的的增加而增大,随脉间及伺服电压的增加而降低；加工不同SiC颗粒含量的电参数优化组合不同。电火花成形实验结果表明石墨电极加工时,脉宽为17μs,脉间为55μs-95μs,峰值电流为50A,伺服电压为75V时,材料去除率高,为最优加工参数；紫铜电极加工时,脉宽为19μs-21μs,脉间为65μs,峰值电流为65A,伺服电压为75V时,材料去除率最大,为最优参数。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 铝基复合材料的应用及加工现状  9-11
    1.1.1 铝基复合材料的特性  9
    1.1.2 铝基复合材料的应用  9-10
    1.1.3 铝基复合材料的加工现状  10-11
  1.2 电火花加工技术在铝基复合材料加工中的研究和发展  11-14
    1.2.1 电火花加工技术简介  11-13
    1.2.2 电火花成形加工  13
    1.2.3 电火花线切割加工  13
    1.2.4 电火花加工的工艺特点  13
    1.2.5 电火花加工技术现状  13-14
  1.3 本课题研究的意义及主要内容  14-16
    1.3.1 本课题研究的意义  14
    1.3.2 本课题研究的主要内容  14-16
2 实验设备、材料与方法  16-22
  2.1 实验设备  16-19
    2.1.1 电火花加工设备  16-18
    2.1.2 其他设备  18-19
  2.2 实验材料及试样制备  19
    2.2.1 材料的成分  19
    2.2.2 试样制备  19
  2.3 实验方法  19-22
    2.3.1 单因素实验及正交实验  19-20
    2.3.2 电火花线切割加工工艺实验操作步骤  20
    2.3.3 电火花成形加工工艺实验操作步骤  20-22
3 电火花线切割加工工艺实验研究  22-64
  3.1 脉宽对SiC颗粒增强铝基复合材料的线切割加工性能的影响  22-26
    3.1.1 脉宽对5%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  22-24
    3.1.2 脉宽对10%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  24-26
  3.2 脉间对SiC颗粒增强铝基复合材料的线切割加工工艺的影响  26-30
    3.2.1 脉间对5%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  26-28
    3.2.2 脉间对10%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能的影响  28-30
  3.3 峰值电流对SiC颗粒增强铝基复合材料的线切割加工工艺的影响  30-33
    3.3.1 峰值电流对5%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  30-32
    3.3.2 峰值电流对10%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  32-33
  3.4 伺服电压对SiC颗粒增强铝基复合材料的线切割加工工艺的影响  33-37
    3.4.1 伺服电压对5%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  33-35
    3.4.2 伺服电压对10%SiC颗粒增强铝基复合材料加工性能影响  35-37
  3.5 SiC增强相含量对材料的线切割加工性能影响  37-41
  3.6 电火花线切割加工SiC颗粒增强铝基复合材料正交实验  41-51
    3.6.1 正交实验  41-42
    3.6.2 电火花线切割加工5%SiC颗粒增强铝基复合材料正交实验  42-47
    3.6.3 电火花线割加工10%SiC颗粒增强铝基复合材料正交实验  47-51
  3.7 表面形貌构成及加工机理分析  51-63
    3.7.1 加工表面形貌构成  52
    3.7.2 加工机理分析  52-63
  3.8 小结  63-64
4 电火花成形加工SiC颗粒增强铝基复合材料工艺实验  64-89
  4.1 脉宽对SiC颗粒增强铝基复合材料的电火花成形材料去除率的影响  64-68
    4.1.1 紫铜电极加工工艺研究  64-66
    4.1.2 石墨电极加工工艺研究  66-68
  4.2 脉间对SiC颗粒增强铝基复合材料的电火花成形加工工艺的影响  68-72
    4.2.1 紫铜电极加工工艺研究  68-70
    4.2.2 石墨电极加工工艺研究  70-72
  4.3 电流对SiC颗粒增强铝基复合材料的电火花成形加工工艺的影响  72-76
    4.3.1 紫铜电极加工工艺研究  72-74
    4.3.2 石墨电极加工工艺研究  74-76
  4.4 电压对SiC颗粒增强铝基复合材料的电火花成形加工工艺的影响  76-80
    4.4.1 紫铜电极加工工艺研究  76-78
    4.4.2 石墨电极加工工艺研究  78-80
  4.5 电火花成形加工SiC颗粒增强铝基复合材料正交实验  80-88
    4.5.1 紫铜电极加工工艺研究  80-84
    4.5.2 石墨电极加工工艺研究  84-88
  4.6 本章小结  88-89
5 结论  89-93
  5.1 总结  89-91
  5.2 研究展望  91-93
参考文献  93-96
攻读硕士学位期间发表的论文  96-97
致谢  97-99

铝基复合材料电火花加工工艺研究

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