TC4鈦合金薄壁異型腔電解加工仿真分析及工藝研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，對高性能新型材料與復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)的需求日益增加，故對其加工工藝以及成本控制提出了更高的要求。鈦合金作為一種新型的金屬合金因其優(yōu)良的特性，被廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶、軍工、冶金、輕工化工、海水淡化、醫(yī)療器械、環(huán)境保護等領(lǐng)域，并創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益，在國民經(jīng)濟和國防工業(yè)的發(fā)展中占有極其重要的地位和關(guān)鍵作用。隨著鈦合金應(yīng)用的越來越廣，解決其加工難與控制成本問題顯得尤為迫切。
　　鈦合金產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，但

2、其價格普遍比較昂貴，其原因是多方面的，其中一個重要原因是鈦合金零件的加工成本通常很高。傳統(tǒng)機械加工方法加工鈦合金主要為切削加工，而由于鈦合金材料通常硬度較高，導(dǎo)致切削鈦合金時產(chǎn)生的摩擦力大，加工過程溫度很高，刀具在加工過程中磨損非常嚴(yán)重。此外，機加工鈦合金表面因高溫發(fā)生表面改性，最終影響其應(yīng)用性能，且機加工常用于普通鈦合金工件，對于本論文的薄壁件加工其加工更為困難且成本更高。
　　針對現(xiàn)有鈦合金加工工藝存在的問題，本課題提出采用電

3、解工藝加工鈦合金 TC4薄壁型孔的方法。電解加工通過“電離”的形式快速去除材料，因其加工具有非接觸、無切削力等優(yōu)點，不存在刀具磨損等問題，其加工成本大大的降低，對加工鈦合金異型腔及異型腔沉孔有獨特優(yōu)勢。
　　本文首先分析了機加工鈦合金 TC4薄壁型腔所面臨的難題，在此基礎(chǔ)上，提出采用電解加工工藝。歸納并分析了鈦合金 TC4電解加工的特性，即在電解加工時，鈦合金容易在表面形成鈍化膜，從而使加工變得困難，尤其是在低電流密度下易發(fā)生點蝕

4、而導(dǎo)致加工表面質(zhì)量變差。結(jié)合實驗加工工件出現(xiàn)的短路燒傷、長邊鼓型及非加工面點蝕等現(xiàn)象，分析了鈦合金TC4電解加工加工機理，選擇了合適電解液，建立電解加工過程數(shù)學(xué)模型。利用 COMSOL軟件仿真加工過程中流場分布情況，結(jié)合仿真結(jié)果，總結(jié)陰極結(jié)構(gòu)對加工過程流場的影響規(guī)律，并優(yōu)化工具陰極結(jié)構(gòu)，設(shè)計了正流式與反流式兩種陰極結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，通過正流式陰極對鈦合金 TC4工件進行關(guān)于電壓、占空比、電解液濃度的單因素試驗，分析各工藝參數(shù)對鈦合金 T