张忠海_对加工钛合金Ti60整体叶盘电化学实验研究.docxVIP

对加工钛合金Ti60整体叶盘电化学实验研究Chen Xuezhen, Xu Zhengyang, Zhu Dong, Fang Zhongdong, Zhu Di翻译------张忠海南京航空航天大学机电工程学院关键词：整体叶盘；电化学加工；表面粗糙度；钛合金；Ti60摘要 Ti60是一种高温钛合金，是目前飞机发动机的重要部件，电化学加工是一种有前途的技术，它有几个优点，如加工效率，并且可以使用在很难加工范围广泛的材料，在本文中，进行正交试验探讨Ti60的电化学加工，目的是确定电化学工艺参数对表面粗糙度的影响，最重要的参数是脉冲电源的频率，对电解加工工使用适当的优化参数可以大大的降低工件的表面粗糙度，表面粗糙度大约可以得到以下最佳参数，电解液浓度13wt%，电压为20V，脉冲频率为0.4KHZ，占空比为0.3，温度为23℃，阳极进料速度为0.5毫米每分钟，此外，利用这些优化参数已经成功处理整体叶盘叶片，生产和托管由Elsevier公司对CSAA和北航的代表，这是CC by-nc-nd许可下的开放获取文章。 1.引言 电化学加工是特种加工过程，要使用极其坚硬材料的机器，用传统机械加工方法切削是困难的，电化学加工不产生毛刺并且没有压力，并提供长的刀具寿命，并且具有一个无损伤加工表面，高材料去除率，良好的表面质量。电解加工过程最初发展是为了制造国防和航空航天中的复杂形状的零件，并延伸到许多其他行业，如汽车和外科手术的组件的制造，磨具的锻造，最近还有小型制造，最近，正在研究新的复合材料的电化学加工。钛合金电解加工，如点蚀和表面粗糙度差等缺陷往往出现。另外，在电化学加工中容易产生钝化膜，导致高分解电压，此外，电化学加工中的电解产物大多数形成附着在阳极表面的不溶性氧化物，导致在基板和阳极表面的溶解行为差异，因此，钛合金电化学加工中获得良好的表面质量是很困难的，Clifton等人使用高氯酸盐和氯离子研究-TiAl电化学加工的表面特性和完整性，大面积的晶界出现在表面上，为高完整性没有结构缺陷的证据，DhobeShirish等人使用氯化钠电解质（20g/L）、进给率为0.1毫米每分钟的刀具对商业纯钛的电解加工进行了实验，该氯化钠分层的表面粗糙度是2.4-2.93的范围适用于钛植入而不需要进一步的表面准备，报道了用轴向电解质冲洗金刚丝电解加工来加工钛合金。Taguchi 使用氯化钠溶液和硝酸钠电解液来优化加工参数，Zaytsev等人用微秒脉冲电流对Ti-6AL-4V钛合金的电化学加工提出优化条件，在那里似乎没有表面层氢也没有点蚀Klocke等人发现在一个详细的横a相的部分稍微更快速溶解，Ti-6AL-4V的表面具有较高的放大倍率呈现小幅波动但没有任何边缘带上述结果表明，不同的处理参数常常应用于不同钛合金，很少研究Ti60新型钛合金电化学加工，仅仅在航空航天领域被关注，，因此，研究调查外加电压，电解质浓度，脉冲频率，占空比，进给速度对表面粗糙度的影响，来优化工艺参数，最后，整体叶盘叶片完成具有良好的表面的制造。2. 实验程序为了获得良好的表面光洁度，电化学加工系统和一个加工夹具是必需的。此外，适当水平和因素正交试验非常重要。2.1电化学加工系统电化学加工系统非常复杂，为了保证每个测试的可靠性，加工过程参数的稳定性，如电解质温度，电解液流速，浓度，主轴运动精度，必须被保证。因此，在这个系统，清洁电解质的温度偏差通过热交换器控制在-0.5+0.5℃在电化学加工中，用可编程逻辑控制器控制干净电解质的流量，电化学加工的大量电解产物立刻聚集在电解质槽，为了确保电解质的清洁流入，在该罐中的电解液通过一个帧滤波器每隔几分钟过滤到干净的电解槽，如果在几个月后的电解产品的体积是显着，帧筛选器将运行，为了压缩电解产品成碎片。脉冲电源和主轴的运动是由一个独立的系统控制。在这些研究中所用的电化学加工装置示于图1.2.2加工夹具在电化学加工过程中，工件固定的向阴极移动，阴极和阳极的连杆由不锈钢制造，夹具加工原理图如图2所示。工件是Ti60用1050℃/2h的空气热处理冷却接着700℃/2h吹风冷却，工件是直径20mm的圆柱形，电化学加工测试前，出去工件表面氧化膜，抛光其端面，工件如图3所示。加工表面粗糙度是0.01的精度和分辨率0.001表面测量粗糙度仪测量，（Perthometer马尔1，德国），使用扫描电子显微镜（SEM日立S3400N日本）检测电化学加工之后的表面上的主要部件，2.3正交试验设计在电化学加工中，钛合金表面容易产生氧化膜，随着氧化膜厚度的增加，表面粗糙度变得更差，然而，氧化膜使用卤化物电解质可减少厚度，这具有很高的活化能力，对一些常用的离子激活能力排序 BrˉCl ˉIˉClO3ˉNO3ˉSO4 2ˉ，同时，设备在溴化钠和溴化钾电解液下易被腐蚀，因此，氯