基于疊片電極的高速電弧放電加工工藝研究.pdf

1、在航空航天領(lǐng)域，越來越多的新型材料得到廣泛應(yīng)用，典型材料有鎳基高溫合金、金屬基復(fù)合材料、鈦合金等。這些材料普遍具有難切削的特點，給傳統(tǒng)的切削加工方式帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。而我國新一代大推力重載火箭所采用的閉式整體渦輪葉盤的尺寸顯著增大，這對加工能力和成本都提出了更高的要求。高速電弧放電加工是一種新型的高效放電加工技術(shù)，在繼承電加工技術(shù)不受工件硬度影響的優(yōu)勢的同時，又充分利用了電弧的大能量來提高材料去除率，實現(xiàn)了難切削導(dǎo)電材料的高效加工，因此

2、在難切削材料半封閉空間特征的高效粗加工方面有很好的潛力。
　　根據(jù)加工對象和要求的不同，高速電弧放電加工電極可分為旋轉(zhuǎn)電極和成形電極。旋轉(zhuǎn)電極主要用于實現(xiàn)開放空間特征的類銑削式加工，而典型的成形電極如集束電極和一體成形電極主要用于特定的開式輪廓特征的加工，以上兩種類型的電極均無法實現(xiàn)閉式渦輪葉盤的加工。為解決此問題，本文提出了基于疊片電極的高速電弧放電加工，實現(xiàn)了閉式整體葉盤流道的多軸聯(lián)動沉入式成形加工，在400 A電流條件下可以

3、達到6,988 mm3/min的材料去除率，驗證了BEAM在半封閉空間加工方面的能力。
　　高速電弧放電加工的核心機制是流體動力斷弧，在加工過程中要保證持續(xù)的高速沖液，采用疊片電極形式的目的就在于內(nèi)部的沖液流道可以依據(jù)電極的外形設(shè)計成彎曲的形狀。本文提出了一套完整的疊片電極設(shè)計理論，主要包括電極外形、裝夾部分和內(nèi)部流道容腔的設(shè)計。進而采用石墨加工中心銑削結(jié)合線切割作為疊片電極的加工方法，完成了CAM電極制備。
　　本文利用C

4、OMSOL Multiphysics多物理場仿真軟件對疊片電極內(nèi)部沖液流場進行了仿真分析。在特定的入口流體速度及出口壓力情況下，得到其內(nèi)部流場區(qū)域的速度及壓力分布圖，結(jié)果顯示工作液在經(jīng)過疊片電極之后，流速從入口的5.0 m/s到出口位置提升至了最大為21.2 m/s，足以保障流體動力斷弧機制的有效作用，從而實現(xiàn)穩(wěn)定高效的加工。
　　本文通過工藝實驗來研究疊片電極應(yīng)用于高速電弧放電加工的可行性與工藝性能。搭建實驗平臺，設(shè)計并實施了三