短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑形成影响研究

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作者 王家豪 胡国玉 +2 位作者 周建平 张晟晟 付斐 《热加工工艺》 北大核心 2025年第10期30-36,共7页

放电加工中凹坑形成的大小影响加工表面形貌的一致性,加工表面的重铸层影响加工表面质量。基于短电弧-电化学复合加工(SEACM)方法,在两种SEACM常用电源形式下对钛合金TC4进行单次放电实验,研究了不同电参数和不同浓度NaCl溶液对凹坑直... 放电加工中凹坑形成的大小影响加工表面形貌的一致性,加工表面的重铸层影响加工表面质量。基于短电弧-电化学复合加工(SEACM)方法,在两种SEACM常用电源形式下对钛合金TC4进行单次放电实验,研究了不同电参数和不同浓度NaCl溶液对凹坑直径、深度、凸起高度的影响,并通过仿真模拟凹坑形成与电化学溶解。结果表明,脉冲电源形式下凹坑直径与深度随着电压与脉宽的增加而增加,凸起高度先增大后减小;直流电源下凹坑直径与凸起高度变化与脉冲电源下一致,但凹坑的深度随电压增大呈现先增大后减小趋势;当NaCl溶液浓度提升时,凹坑逐渐减小,凹坑外沿的重铸层去除率最高,在10%加工浓度下为19.9%。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 钛合金TC4 单次放电 凹坑形成 重铸层

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电源类型对短电弧-电化学复合加工放电凹坑影响研究

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作者 胡国玉 王家豪 +2 位作者 周建平 张晟晟 付斐 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第1期41-47,共7页

放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电... 放电凹坑大小影响着加工表面形貌的一致性,放电凹坑的凸起高度及凹坑表面的重铸层对加工表面质量有重要影响。文章基于短电弧-电化学复合加工方法,在直流与脉冲两种常用电源类型下对钛合金TC4进行单次放电实验,分析两种电源类型下的短电弧-电化学复合加工单次放电凹坑尺寸及影响规律;结合单次放电凹坑实验所采集到的波形与电弧放电过程仿真模型对电弧放电过程的等离子体放电通道变化进行研究。研究结果发现,直流与脉冲放电凹坑的尺寸与影响规律差异与电弧的断弧方式有关,不同的断弧方式对等离子体放电通道产生影响,直流电弧倾向于通过流体介质运动和极间距离改变进行断弧,而脉冲电弧通过脉冲后沿电压变化和极间距离改变进行熄弧。这两种断弧方式不仅影响了凹坑的尺寸形貌,也影响了断弧后的电化学腐蚀效果。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 电源类型 放电凹坑 放电波形 断弧方式

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工艺参数对短电弧-电化学复合加工表面质量的影响研究 被引量：1

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作者 代向宇 胡国玉 +2 位作者 周建平 张儒 王家豪 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期64-70,86,共8页

针对传统短电弧铣削加工后表面存在热损伤层问题,在钛合金TC4上进行了短电弧-电化学复合加工试验研究,分析了短电弧-电化学复合加工的材料去除机制,并通过理论模型分析了影响复合加工快慢及表面质量的关键影响参数,即加工电压、工作介... 针对传统短电弧铣削加工后表面存在热损伤层问题,在钛合金TC4上进行了短电弧-电化学复合加工试验研究,分析了短电弧-电化学复合加工的材料去除机制,并通过理论模型分析了影响复合加工快慢及表面质量的关键影响参数,即加工电压、工作介质电阻率和进给速度。通过单因素试验研究了关键参数对短电弧-电化学复合加工表面质量的影响。试验结果表明,利用短电弧-电化学复合加工底面间隙电化学效应可以很好地去除短电弧加工后表面热损伤层。在进给速度为4 mm/min时可以实现无热损伤层加工,加工效率为354 mm^(3)/min,加工表面粗糙度Sa为17.982μm。 展开更多

关键词 钛合金TC4 短电弧-电化学复合加工 工艺参数 热损伤层 表面粗糙度

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电极结构对短电弧-电化学复合加工深窄槽影响研究

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作者 胡国玉 张儒 +2 位作者 张晟晟 代向宇 周建平 《机床与液压》 北大核心 2023年第15期100-106,共7页

深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状... 深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状电极结构,对不同电极结构加工时的间隙流场状态进行仿真研究。对比不同电极结构极间介质流速与压力的分布状态,并对仿真结果进行实验验证,探究电极结构对短电弧-电化学复合加工性能包括加工效率、尺寸精度、表面质量等指标的影响。实验结果表明:螺旋电极结构相比于单孔电极和多孔电极更能改善极间的流场状态,在保证深窄槽尺寸精度的情况下提高了加工效率与表面质量。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 深窄槽 电极结构 加工性能

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电极材料对不锈钢短电弧-电化学复合加工性能影响研究 被引量：3

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作者 张儒 胡国玉 +2 位作者 周建平 张晟晟 代向宇 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第6期55-61,共7页

短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式,利用短电弧放电进行材料的高效蚀除,利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性,会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用... 短电弧-电化学复合加工(SEACM)是一种新型的复合加工方式,利用短电弧放电进行材料的高效蚀除,利用底面间隙电化学作用进行表面修整。不同的电极材料具有不同的材料特性,会直接影响复合加工的加工性能、工件的表面质量及尺寸精度。采用铝、石墨、不锈钢和紫铜作为电极材料,探究不同电极材料在短电弧-电化学复合加工模式下对304不锈钢的影响规律。从材料去除率(MRR)、相对电极损耗率(RTWR)、表面粗糙度(SA)和表面宏微观形貌等角度进行分析。结果表明,使用紫铜电极具有较高的材料去除率,低的相对电极损耗率,良好的表面质量以及更薄的再铸层厚度,所以更适合作为复合加工的电极材料,为后续短电弧-电化学复合加工模式下电极材料的选择提供了理论依据。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 304不锈钢 电极材料 加工性能

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冲液方式对短电弧-电化学复合加工性能的影响研究

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作者 付斐 代向宇 +2 位作者 胡国玉 王家豪 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第7期143-149,共7页

针对短电弧-电化学复合加工时内-外冲液方式存在的加工不稳定及加工效率低等问题,提出了一种更适用于短电弧-电化学复合加工的外气-内液冲液方式。在加工过程中通过侧面冲入高压空气,实现加工间隙内短电弧加工与电化学加工相结合的同时... 针对短电弧-电化学复合加工时内-外冲液方式存在的加工不稳定及加工效率低等问题,提出了一种更适用于短电弧-电化学复合加工的外气-内液冲液方式。在加工过程中通过侧面冲入高压空气,实现加工间隙内短电弧加工与电化学加工相结合的同时,改善了间隙流场分布,提高了短电弧-电化学复合加工效率及工件表面质量。基于Fluent软件进行内-外冲液及外气-内液冲液方式的流场仿真,分析了侧面高压气体的冲入对间隙流场分布状态及介质电导率的影响。通过对比实验研究了两种冲液形式下的材料去除率、单位能耗体积比以及表面热损伤层。结果表明,外气-内液冲液方式下的材料去除率(MRR)可以达到750 mm^(3)/min,相对于内-外冲液方式提高了1.9倍,单位能耗体积比仅有149.98 kJ/cm^(3),加工后工件表面无重铸层,尺寸精度也得到了较大改善,实现了材料的无重铸层加工。 展开更多

关键词 短电弧-电化学复合加工 冲液方式 流场分布 材料去除率(MRR) 表面质量

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短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性研究 被引量：2

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作者 马昕旸 陈小康 +1 位作者 王恪典 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第8期141-145,共5页

针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且... 针对深小孔结构加工存在的质量要求高、孔径小、数量多、加工难度大等问题,提出了短电弧-电解复合加工深小孔的方法。短电弧-电解复合加工具有不受材料影响、加工效率高以及表面质量好等优点,但由于深小孔加工阴极柔性大,加工易震颤且电弧放电能量大会引起排屑不畅、短路、二次放电问题。针对上述问题,对短电弧-电解复合加工深小孔间隙流固耦合特性展开研究。从间隙流场角度出发,研究了不同进给速度以及不同加工深度下间隙流场的运动特性,并设计实验验证仿真结果。结果表明:在一定范围内,短电弧-电解复合加工进给速度越快,极间介质平均运动速度越快,颗粒分布越均匀,排屑效果越好,因此通过增加进给速度可以促进排屑,提高短电弧-电解复合加工的稳定性。 展开更多

关键词 深小孔加工 短电弧-电解复合加工 流固耦合特性 间隙流场 排屑

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层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场影响研究

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作者 刘莉 徐望辉 +3 位作者 刘锐哲 徐虎 黄永宪 董春林 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期177-186,共10页

目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufac... 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。 展开更多

关键词 铝合金 电弧-搅拌摩擦加工复合增材 数值模拟 温度场 应力场

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基于温度场的C/SiC复合材料短电弧放电加工等效热源研究 被引量：3

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作者 季玉 周建平 +2 位作者 汪兵兵 秦曹阳 唐伟 《制造技术与机床》 北大核心 2023年第4期9-14,共6页

针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统... 针对C/SiC复合材料放电加工仿真普遍采用高斯热源,忽略间隙弧柱热效应的问题,文章以放电过程的热效应进行两部分等效。采用椭球体热源等效电弧弧柱,高斯面热源等效工件表面热效应,从平行和垂直于碳纤维两个方向进行温度场仿真,对比传统高斯热源与等效热源,并通过实验进行验证。结果表明:运用新型等效热源仿真,得到的凹坑尺寸比传统高斯热源更加接近实验加工的尺寸,预测精确度提高20%。 展开更多

关键词 短电弧放电加工 等效热源 C/SIC复合材料 高斯热源

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激光-电弧复合焊接缺陷形成机理及抑制方法 被引量：7

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作者 尹立孟 王金钊 +1 位作者 李勇 王纯祥 《激光杂志》 北大核心 2018年第2期90-96,共7页

近年来,随着电弧焊设备、激光器性能和工业集成技术的不断提高以及激光-电弧复合焊接机理和工艺研究的持续深入,激光-电弧复合焊技术在国内外众多重要工程领域应用越来越广泛。然而,由于激光-电弧复合焊热源间的强耦合作用及其众多的工... 近年来,随着电弧焊设备、激光器性能和工业集成技术的不断提高以及激光-电弧复合焊接机理和工艺研究的持续深入,激光-电弧复合焊技术在国内外众多重要工程领域应用越来越广泛。然而,由于激光-电弧复合焊热源间的强耦合作用及其众多的工艺参数难以优化控制,焊接过程仍会出现焊接缺陷,严重影响焊接接头质量和服役可靠性。本文在深入探讨激光-电弧热源协同机制和复合参数影响规律的基础上,重点阐明了激光-电弧复合焊接气孔、裂纹、咬边、驼峰等主要缺陷的形成机理和成形过程,同时进一步分析了不同焊接形式的缺陷抑制方法及其作用机理,以期为更好地理解激光-电弧复合焊这一优质高效焊接方法并推动其更广泛的工业应用提供参考。 展开更多

关键词 激光材料加工 激光-电弧复合焊接 焊接缺陷 形成机理 抑制方法

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不同空气流量下纯钨电极短电弧脉冲放电过程研究 被引量：2

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作者 鲁文峰 李雪芝 +2 位作者 汪兵兵 张兆明 辛少坤 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第8期42-48,共7页

为进一步探索空气中短电弧加工(short electric arc machining, SEAM)放电过程,揭示短电弧放电加工中凹坑形成和材料去除机制,以空气作为介质,探究0 L/min和20 L/min空气流量对电弧-熔池和材料去除过程的影响,并进行对比试验研究。结果... 为进一步探索空气中短电弧加工(short electric arc machining, SEAM)放电过程,揭示短电弧放电加工中凹坑形成和材料去除机制,以空气作为介质,探究0 L/min和20 L/min空气流量对电弧-熔池和材料去除过程的影响,并进行对比试验研究。结果表明,脉冲持续时间内,电弧经历快速膨胀、变形膨胀、稳定和熄灭4个阶段。在电弧膨胀阶段,材料以蚀除颗粒去除为主;在电弧稳定阶段,材料以熔融物与蚀除颗粒去除为主;在放电后续熄灭阶段,材料以熔融物去除为主。此外,连续脉冲放电中容易产生爆炸力,进一步增加金属材料去除量。提高空气流量可增大去除颗粒体积和抑制裂纹产生。 展开更多

关键词 短电弧加工 纯钨电极 脉冲放电 电弧-熔池 凹坑

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