ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑仿真與加工試驗(yàn)研究.pdf

1、ZrB2-SiC陶瓷因具有高熔點(diǎn)、高硬度和良好的抗熱震性等綜合性能，可應(yīng)用于超高音速飛行、再入大氣層和火箭推進(jìn)系統(tǒng)等高溫環(huán)境中。ZrB2-SiC陶瓷直接燒結(jié)成型，產(chǎn)品難以滿足實(shí)際應(yīng)用中的精度和表面質(zhì)量要求，需要進(jìn)行再加工，然而因其硬度高脆性大，普通機(jī)械加工無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)加工，電火花加工因其宏觀作用力小不受材料力學(xué)性能限制的特點(diǎn)，成為ZrB2-SiC陶瓷復(fù)雜成型加工的一種加工方法，但目前對(duì)其電火花加工的工藝規(guī)律研究很少，因此對(duì)ZrB2-

2、SiC陶瓷電火花加工特性進(jìn)行研究，具有研究意義。本文通過ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑仿真，單因素影響試驗(yàn)，工藝參數(shù)優(yōu)化等幾個(gè)方面對(duì)ZrB2-SiC陶瓷的電火花加工進(jìn)行研究。
　　利用ANSYS APDL建立SiC顆粒隨機(jī)分布模型，對(duì)ZrB2-SiC陶瓷電火花單脈沖放電蝕除凹坑進(jìn)行仿真，研究了放電參數(shù)對(duì)蝕除凹坑體積、凹坑輪廓的影響規(guī)律；進(jìn)行了單脈沖放電試驗(yàn)研究，研究了峰值電流、脈寬對(duì)蝕除凹坑尺寸的影響，并驗(yàn)證了模型蝕

3、除凹坑半徑仿真結(jié)果的有效性。
　　進(jìn)行ZrB2-SiC陶瓷電火花加工單因素試驗(yàn)研究，研究了極性、峰值電流、脈寬、脈間、基準(zhǔn)電壓、伺服速度、抬刀高度和電極直徑對(duì)加工速度、側(cè)面間隙和表面粗糙度的影響規(guī)律；通過EDS和SEM對(duì) ZrB2-SiC陶瓷電火花加工表面進(jìn)行觀測(cè)分析，加工表面出現(xiàn)了龜裂層和平坦區(qū)，認(rèn)為龜裂層為熱裂解的碳、ZrB2和SiC在冷卻凝固過程中因熱物理參數(shù)差別而形成，平坦區(qū)為大能量單次放電的放電通道中心區(qū)域；電蝕產(chǎn)物中存

4、在部分ZrO2；加工表面出現(xiàn)SiC蝕除后遺留孔洞，數(shù)量隨放電能量的增大而增多；ZrB2-SiC陶瓷電火花加工的熔化凝固層厚度隨峰值電流和脈寬增大而增大。
　　以加工速度、側(cè)面間隙和表面粗糙度為試驗(yàn)指標(biāo)，以峰值電流、脈寬、脈間、基準(zhǔn)電壓、伺服速度和抬刀高度為影響因素，進(jìn)行ZrB2-SiC陶瓷電火花加工正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和信噪比分析，單目標(biāo)優(yōu)化后，加工速度提高了12.33％，側(cè)面間隙減少了12.38%，表面粗糙度減小了4.75%；基于灰關(guān)聯(lián)