TC4鈦合金薄壁異型腔電解加工仿真分析及工藝研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，對(duì)高性能新型材料與復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)的需求日益增加，故對(duì)其加工工藝以及成本控制提出了更高的要求。鈦合金作為一種新型的金屬合金因其優(yōu)良的特性，被廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶、軍工、冶金、輕工化工、海水淡化、醫(yī)療器械、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展中占有極其重要的地位和關(guān)鍵作用。隨著鈦合金應(yīng)用的越來(lái)越廣，解決其加工難與控制成本問(wèn)題顯得尤為迫切。
　　鈦合金產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，但

2、其價(jià)格普遍比較昂貴，其原因是多方面的，其中一個(gè)重要原因是鈦合金零件的加工成本通常很高。傳統(tǒng)機(jī)械加工方法加工鈦合金主要為切削加工，而由于鈦合金材料通常硬度較高，導(dǎo)致切削鈦合金時(shí)產(chǎn)生的摩擦力大，加工過(guò)程溫度很高，刀具在加工過(guò)程中磨損非常嚴(yán)重。此外，機(jī)加工鈦合金表面因高溫發(fā)生表面改性，最終影響其應(yīng)用性能，且機(jī)加工常用于普通鈦合金工件，對(duì)于本論文的薄壁件加工其加工更為困難且成本更高。
　　針對(duì)現(xiàn)有鈦合金加工工藝存在的問(wèn)題，本課題提出采用電

3、解工藝加工鈦合金 TC4薄壁型孔的方法。電解加工通過(guò)“電離”的形式快速去除材料，因其加工具有非接觸、無(wú)切削力等優(yōu)點(diǎn)，不存在刀具磨損等問(wèn)題，其加工成本大大的降低，對(duì)加工鈦合金異型腔及異型腔沉孔有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
　　本文首先分析了機(jī)加工鈦合金 TC4薄壁型腔所面臨的難題，在此基礎(chǔ)上，提出采用電解加工工藝。歸納并分析了鈦合金 TC4電解加工的特性，即在電解加工時(shí)，鈦合金容易在表面形成鈍化膜，從而使加工變得困難，尤其是在低電流密度下易發(fā)生點(diǎn)蝕

4、而導(dǎo)致加工表面質(zhì)量變差。結(jié)合實(shí)驗(yàn)加工工件出現(xiàn)的短路燒傷、長(zhǎng)邊鼓型及非加工面點(diǎn)蝕等現(xiàn)象，分析了鈦合金TC4電解加工加工機(jī)理，選擇了合適電解液，建立電解加工過(guò)程數(shù)學(xué)模型。利用 COMSOL軟件仿真加工過(guò)程中流場(chǎng)分布情況，結(jié)合仿真結(jié)果，總結(jié)陰極結(jié)構(gòu)對(duì)加工過(guò)程流場(chǎng)的影響規(guī)律，并優(yōu)化工具陰極結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了正流式與反流式兩種陰極結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)正流式陰極對(duì)鈦合金 TC4工件進(jìn)行關(guān)于電壓、占空比、電解液濃度的單因素試驗(yàn)，分析各工藝參數(shù)對(duì)鈦合金 T