喷射电解流去除激光加工表面热影响区的实验研究.pptx

喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的试验研究;;一、项目研究目的和意义;1.水导激光加工技术 ;2. 超声辅助激光加工技术 香港理工大学研究了超声辅助激光加工技术，对铝基复合材料进行了加工研究。结果表明，通过施加超声振动，可以有效去除金属熔化物,所加工孔的深径比得到了提高,孔的质量得到了明显的改善，热影响区、再铸层以及盲孔的锥度都明显的减少。但是超声辅助激光加工由于对工件施加高频振动，易使零件，特别是硬脆材料零件造成疲劳损伤。 ;4.电解射流加工技术; 本课题主要从设计和试验两大方面对喷射电解射流加工这一工艺进行研究，具体分为以下三个方面： ;;;1.单因素试验;（1） 对正问题：即激光加工的孔无法与喷嘴中心准确同轴。;分析扫描电镜结果可知，电解电压过小、射流压力过小、占空比过高、频率过低会导致加工效果很差，热影响区和微裂纹的去除率很低。此外，加工间隙过大或者过小也不利于提高加工效果。为此，下一步试验需要设置合理的加工间隙。;2.正交试验;在54个加工孔中，对比之后选择每组参数中对正效果好并且加工质量好的孔，利用扫描电镜分析其热影响区和微裂纹的去除率。将加工效果效果划分为9个层次，代号1-9，其中9代表去除效果最佳，1代表去除效果最差。;直观分析表; 电压太低，去除效率低。随着电压增高，电流密度增大，材料的蚀除量增加，去除效率越高。但是电压高于150V后，扩孔现象逐渐明显，加工质量变低。;分析了四个试验参数对试验结果影响规律，具体为：电解电压射流压力频率占空比。在本次试验中，在控制加工间隙为2mm的情况下，获得的最佳试验参数为：射流压力：1.5MPa；电解电压：150V；占空比：20%；频率：10KHz。 ;试验代号;根据SEM图可知，频率低于100KHz时，加工效果不是很明显。频率大于100KHz后，随着频率的增大，工件表面的微裂纹越来越少。当频率达到700KHz时，工件表面的微裂纹基本全部去除。从整体加工效果上看，工件上半部分加工效果较好，下半部分光整度明显次于上半部分。在去除热影响区时，随着频率的增加，哪怕频率达到700KHz时，去除效果仍不是很好，具体表现为???影响区的厚度基本上没有减薄。 ;实现在300mm×300mm×0.5mm大平板工件上进行电解射流加工，并且能够工件在倾斜一定角度下进行加工，设计合理的夹具; 喷嘴部分结构由喷嘴、金属柱塞、端盖、堵头、壳体、进液转接件等组成。其装配方式是先把金属柱塞装入壳体，将堵头旋入金属柱塞，使得金属柱塞上端面被封闭住。在由6只螺钉把金属柱塞与壳体紧固，形成一个腔体，然后喷嘴与金属柱塞下端装配，确定喷嘴与金属柱塞装配无间隙后，上端盖拧紧后，3者便固定一起形成一体。最后进液装接件由壳体的右侧向内拧紧。这样除了进液口和喷口处，装置便形成了一个拆装都相当方便的密闭腔体。;考虑到工件大小为300mm×300mm×2mm，并且要求工件能够倾斜一定角度进行加工，决定采用改进型钩型压板进行装夹。;根据喷射电解射流加工的试验结果分析，再结合本次设计针对的加工工件大小，对脉冲电源的设计提出的技术要求有： ;2.总体设计;主振模块的总体设计;单片机系统的框架设计;CPLD脉冲发生单元的框架设计;CPLD内部程序的总体设计;①放电过程中正离子、电子等的高速运动会产生高频振荡的电磁信号，通过两极的导线反馈回脉冲电源。 ②高速开通、关断功率MOSFET管等高频器件时，会伴有尖峰振荡波产生，振荡波中高次谐波会通过功率MOSFET管等高频器件中的分布电容向空间辐射。 ③导线传输的信号通过感应耦合，对邻近的导线产生干扰;隔离电路：隔离电路的作用是防止主振回路受到后级电路的干扰。为了减小体积，方便电路板的设计，采用光耦隔离方式将前后级电路隔离。 整形电路：由于隔离电路的光耦为开集输出，必须外接上拉电阻才能为后续电路提供高电平信号，但这样就减慢了光耦输出波形信号上升沿的速度，同时主振电路输出的波形信号因受到外界的干扰而畸变，因此必须对输出信号进行整形。 驱动电路：驱动MOSFET工作。 ;用虚线所画的电阻R3是在实际加工中需添加的电阻，其作用是为了在脉间期间使间隙电压迅速降为零,从而有利于极间消电离,同时也是为了能测得空载波形。 ;改进的功率转换模块;利用现有的喷射装置、压力系统和脉冲电源进行小不锈钢平板工件的去除激光加工小孔内壁热影响区和微裂纹的试验，首先进行单因素试验，获取了的合理的参数范围，继而设计并进行正交试验，利用扫描电镜获得了原始试验数据，分析得出了各参数对热影响区的去除规律以及最佳试验参数：电解电压：150V；占空比：20%；频率：10KHz；加工间隙：2mm。之后还进行了冲刷电解的试验，虽然因为试验参数设置和试验设备安全范围的影响，试验结果不是十分理想，但是，