喷射电解射流去除激光加工表热影响区的实验研究.docxVIP

第二章 喷射电解射流去除激光加工表面热影响区的实验研究2.1 实验目的通过实验获得喷射电解射流压力、占空比、电解电压、加工间隙等参数对激光加工热影响区的去除规律。2.2实验原理喷射电解射流加工是在高电压和大电流密度下特殊的电化学阳极溶解、强烈的化学腐蚀共同实现材料去除的。加工原理如图 2-15 所示,将工件接电源正极,喷嘴接电源负极,过滤后的电解液经SISTEM喷雾系统抽取进入电解液束喷射装置, ,并使电解液充分极化而带负电,最后经过喷嘴形成一条具有稳定长度、一定直径及稳定流速的电解液射液束,并喷射向工件待加工部位,在孔壁上产生电化学阳极溶解，从而能够去除热影响区和微裂纹。图2-15 加工原理图Fig.2-15 principle of processing2.3实验设备试验使用装置如图2-162-19所示：图2-16 喷射装置 图2-17 脉冲发生器Fig.2-16 the ejector device Fig.2-17 the pulse generator 图2-18 直流电源 图2-19 激光发射装置Fig.2-18 direct-current main Fig.2-19 laser emitter使用激光器为英国Luminics公司的脉冲激光器，性能指标为：激光波长1064nm；频率调节范围0100Hz；输出脉冲能量010J。电解加工使用SISTEM喷雾系统,性能指标为：泵功率3KW/380V；工作压力：015MPa可调；流量015L/min可调。泵为316不锈钢高压陶瓷柱塞泵，专门用于耐腐蚀。单因素试验使用扫描电子显微镜HELIOS NanoLab 600i，性能指标为：二次电子像分辨率0.9mm（15KV），1.4nm（1KV）；放大倍加速电压0.530KV；离子成像分辨率4nm（30KV）。正交试验使用扫描电子显微镜为S-570Scanning Electron Microscope，性能指标为：二次电子像分辨率：3.5nm；放大倍数加速电压：0.530kV。2.4试验基本参数工件材料：不锈钢； 电解溶液： 10% NaCl和10%NaNO3混合溶液；工件大小：20mm×20mm×0.5mm； 喷嘴直径：0.15mm；激光打孔时间：15-20s； 电解加工时间：1-2min；激光打孔参数：能量 1.25J，脉宽 1.2ms，频率 30Hz2.5单因素试验 ⑴ 试验过程 ① 清洗工件，用特定夹具安装在工作台上；打开冷却器和激光器，设置激光参数，在第一个工件上打6个孔作为参照孔； ② 撤下参照件，安装新工件，继续在预定位置用激光打孔，其中每组试验参数打5个孔； ③ 打完孔之后，抬起激光器Z轴，关闭激光器和冷却器；安装喷射装置，清洗喷雾系统；之后设置试验参数，进行电解试验； ④ 工件电解加工完成之后撤下工件，抬起Z轴，拆下喷射装置，清洗喷雾系统； ⑤ 重复②，直至所有试验参数对应工件加工结束。⑵ 在查阅相关资料后，设计单因素试验如下所示：① 变量：电解电压 125V 150V 175V 200V； 不变量： 射流压力 1.5MPa 占空比 40% 频率 10KHz 加工间隙 2.5mm；② 变量：射流压力 1.25MPa 1.5MPa 1.75MPa 2.0MPa； 不变量： 电解电压150V 占空比40% 频率10KHz 加工间隙 2.5mm；③ 变量： 占空比 20% 30% 40 50%； 不变量： 射流压力 1.5MPa 电解电压 150V 频率 10KHz 加工间隙 2.5mm；④ 变量： 频率 10KHz 15KHz 20KHz 25KHz； 不变量： 射流压力 1.5MPa 电解电压 150V 占空比 40% 加工间隙 2.5mm；⑤ 变量： 加工间隙 1.5mm 2.0mm 2.5mm 3.0mm； 不变量：射流压力 1.5MPa 电解电压 150V 占空比 40% 频率 10KHz。2.6单因素试验结果分析在进行单因素试验后发现了以下几个问题：① 这次试验是在工件中心部分进行激光打孔，继而进行电解加工。由于中间过程需要安装喷射装置，这就对喷嘴和孔的对正提出了较高要求。在将加工完的试验用扫描电镜进行观测后，却发