金属电化学线切割工艺研究

论文摘要

金属电化学线切割技术主要用于不同厚度板材条件下的工件成形切割,本质上基于电解加工技术。由于工具电极与工件被切割加工表面之间的加工间隙受电场、流场及电化学等诸多因素的影响,通过控制切割工艺参数,使这些因素朝着有利于切缝切割精度和表面质量提高的方向变化,成为电化学线切割技术应用研究的关键。本文完成的主要研究工作有:首先,对金属电化学线切割技术的机理作了进一步的补充研究,提出金属电化学线切割工艺的切割质量指标,总结得出金属电化学线切割质量的主要影响因素和切割工艺的研究方法。其次,为提高切割质量,改进了现有电化学线切割实验装置中的电解液供给回路;将脉冲电源应用于金属电化学线切割工艺中,为金属电化学线切割工艺的研究提供了新的方向;将多种电解质配比构成低浓度复合电解液,应用于电化学线切割工艺中。再者,开展了直流单组份活性电解液、直流复合电解液和脉冲电流单组份活性电解液条件下板材电化学线切割工艺实验。通过对实验数据的分析,总结出工艺参数对缝宽、缝宽波动方差、电流及电流效率的影响;实现直流单组分活性电解液条件下的板材切缝特性系统的研究,为直流电化学线切割工艺的应用提供系统的工艺参考;形成一套复合电解液和脉冲电源条件下电化学线切割的基本工艺。最后,对不同电源条件下工件的成形切割进行了实验和研讨。实验结果表明采用脉冲电流切割得到的工件,在形位精度和尺寸精度上比直流切割时显著提高;通过对实验的分析总结,得到了45钢材在直流活性电解液下相对完整的电化学线切割工艺。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 金属切割技术及应用现状
• 1.1.1 火焰切割技术
• 1.1.2 等离子切割技术
• 1.1.3 水射流切割技术
• 1.1.4 激光切割技术
• 1.1.5 电火花线切割技术
• 1.2 电解加工技术及研究现状
• 1.2.1 电解加工技术基本原理
• 1.2.2 电解加工技术研究现状
• 1.2.3 电解加工技术最新研究进展
• 1.3 金属电化学线切割工艺研究的背景和意义
• 1.4 本文研究主要内容和创新点
• 1.4.1 本文主要研究内容
• 1.4.2 本文主要创新点
• 第二章 金属电化学线切割工艺研究理论基础
• 2.1 金属电化学线切割技术的基本原理
• 2.2 金属电化学线切割实验系统基本介绍
• 2.2.1 金属电化学线切割系统机床与运动控制模块
• 2.2.2 金属电化学线切割系统电解液模块
• 2.2.3 金属电化学线切割系统工艺装备模块
• 2.2.4 金属电化学线切割系统电源模块
• 2.2.4.1 SK1700 系列直流稳压电源
• 2.2.4.2 基于AT89C51 单片机的简易脉冲电源
• 2.3 金属电化学线切割工艺特点及其切割质量指标
• 2.3.1 金属电化学线切割工艺特点
• 2.3.2 金属电化学线切割工艺切割质量指标
• 2.4 金属电化学线切割工艺切割质量指标的影响因素
• 2.4.1 电解加工质量的影响因素及其作用
• 2.4.2 电化学线切割工艺切割质量指标的影响因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 金属电化学线切割工艺实验
• 3.1 单组份电解液不同厚度板材电化学线切割工艺实验
• 3.1.1 实验目的和实验内容
• 3.1.2 实验条件
• 3.1.3 实验数据采集设备及方法
• 3.1.4 实验数据分析与规律总结
• 3.1.4.1 喷嘴孔径改变对于切割电流的影响
• 3.1.4.2 不同板材厚度下工艺参数对于加工电流的影响
• 3.1.4.3 不同板材厚度下工艺参数对于切割缝宽的影响
• 3.1.4.4 不同板材厚度下工艺参数对于缝宽波动方差的影响
• 3.1.4.5 不同板材厚度下工艺参数对于电流效率的影响
• 3.1.4.6 电化学线切割速度影响因素
• 3.1.5 实验小结
• 3.2 复合电解液条件下板材电化学线切割工艺实验
• 3.2.1 实验目的和实验内容
• 3.2.2 实验条件
• 3.2.3 实验数据采集设备及方法
• 3.2.4 实验数据分析与规律总结
• 3.2.4.1 复合电解液不同配比方案下工艺参数的验证切割
• 3.2.4.2 不同组分配比下工艺参数对于加工电流的影响
• 3.2.4.3 不同组分配比下工艺参数对于切割缝宽的影响
• 3.2.4.4 不同组分配比下工艺参数对于缝宽波动方差的影响
• 3.2.4.5 不同组分配比下工艺参数对于电流效率的影响
• 3.2.5 实验小结
• 3.3 脉冲电源条件下板材电化学线切割工艺实验
• 3.3.1 实验目的和实验内容
• 3.3.2 实验条件
• 3.3.3 实验数据采集设备及方法
• 3.3.4 实验数据分析与规律总结
• 3.3.4.1 脉冲电源性能测试及相关工艺参数验证切割
• 3.3.4.2 不同占空比下工艺参数对于加工电流的影响
• 3.3.4.3 不同占空比下工艺参数对于切割缝宽的影响
• 3.3.4.4 不同占空比下工艺参数对于缝宽波动方差的影响
• 3.3.4.5 不同占空比下工艺参数对于电流效率的影响
• 3.3.5 实验小结
• 3.4 本章小结
• 第四章 金属电化学线切割技术工件成形切割基础应用
• 4.1 直流9mm 厚度板材工件成形切割实验
• 4.2 脉冲电流7mm 厚度板材工件成形切割实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 金属电化学线切割工艺研究总结与展望
• 5.1 本文研究工作总结
• 5.2 本文研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果