ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑仿真與加工試驗研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷因具有高熔點、高硬度和良好的抗熱震性等綜合性能，可應用于超高音速飛行、再入大氣層和火箭推進系統(tǒng)等高溫環(huán)境中。ZrB2-SiC陶瓷直接燒結成型，產品難以滿足實際應用中的精度和表面質量要求，需要進行再加工，然而因其硬度高脆性大，普通機械加工無法實現(xiàn)復雜結構加工，電火花加工因其宏觀作用力小不受材料力學性能限制的特點，成為ZrB2-SiC陶瓷復雜成型加工的一種加工方法，但目前對其電火花加工的工藝規(guī)律研究很少，因此對ZrB2-

2、SiC陶瓷電火花加工特性進行研究，具有研究意義。本文通過ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑仿真，單因素影響試驗，工藝參數優(yōu)化等幾個方面對ZrB2-SiC陶瓷的電火花加工進行研究。
　　利用ANSYS APDL建立SiC顆粒隨機分布模型，對ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑進行仿真，研究了放電參數對蝕除凹坑體積、凹坑輪廓的影響規(guī)律；進行了單脈沖放電試驗研究，研究了峰值電流、脈寬對蝕除凹坑尺寸的影響，并驗證了模型蝕

3、除凹坑半徑仿真結果的有效性。
　　進行ZrB2-SiC陶瓷電火花加工單因素試驗研究，研究了極性、峰值電流、脈寬、脈間、基準電壓、伺服速度、抬刀高度和電極直徑對加工速度、側面間隙和表面粗糙度的影響規(guī)律；通過EDS和SEM對 ZrB2-SiC陶瓷電火花加工表面進行觀測分析，加工表面出現(xiàn)了龜裂層和平坦區(qū)，認為龜裂層為熱裂解的碳、ZrB2和SiC在冷卻凝固過程中因熱物理參數差別而形成，平坦區(qū)為大能量單次放電的放電通道中心區(qū)域；電蝕產物中存

4、在部分ZrO2；加工表面出現(xiàn)SiC蝕除后遺留孔洞，數量隨放電能量的增大而增多；ZrB2-SiC陶瓷電火花加工的熔化凝固層厚度隨峰值電流和脈寬增大而增大。
　　以加工速度、側面間隙和表面粗糙度為試驗指標，以峰值電流、脈寬、脈間、基準電壓、伺服速度和抬刀高度為影響因素，進行ZrB2-SiC陶瓷電火花加工正交試驗設計和信噪比分析，單目標優(yōu)化后，加工速度提高了12.33％，側面間隙減少了12.38%，表面粗糙度減小了4.75%；基于灰關聯(lián)