【機(jī)械類畢業(yè)論文中英文對照文獻(xiàn)翻譯】硬質(zhì)合金材料去除機(jī)制
【機(jī)械類畢業(yè)論文中英文對照文獻(xiàn)翻譯】硬質(zhì)合金材料去除機(jī)制,機(jī)械類畢業(yè)論文中英文對照文獻(xiàn)翻譯,機(jī)械類,畢業(yè)論文,中英文,對照,對比,比照,文獻(xiàn),翻譯,硬質(zhì)合金,材料,去除,機(jī)制
硬質(zhì)合金材料去除機(jī)制
摘要：
氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)是一新型的電火花加工技術(shù)，超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)就是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一新技術(shù)。本文簡要介紹了超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花加工原理，通過觀察硬質(zhì)合金等硬脆材料加工表面，分析了加工表面裂紋的形成、擴(kuò)展機(jī)理，并對加工硬質(zhì)合金等硬脆材料的蝕除機(jī)理進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)，氣體介質(zhì)，電火花
1. 前言
氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)最早由日本東京農(nóng)工大學(xué)國枝正典教授于1977 年提出 ，打破了傳統(tǒng)的“絕緣性的工作液是電火花加工過程中不可缺少的介質(zhì)”的觀點(diǎn)。當(dāng)前，電火花加工總的發(fā)展趨勢是無污染、綠色電火花加工技術(shù)，氣體介質(zhì)電火花加工摒棄了工作液介質(zhì)，是一新的綠色電火花加工技術(shù)。
圖2 - UEDM車床氣體結(jié)構(gòu)與工具電極超聲波振動(dòng)
（1） 脈沖功率;（2）床身（3）超聲波發(fā)生器;（4）壓縮機(jī)（5）啟閉;（6）超聲換能器（7）工具電極;（8）工作臺(tái)
超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)是在氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)上發(fā)展起來的一新的復(fù)合加工技術(shù)。其加工原理如圖1 所示：加工過程采用薄壁管狀工具電極，電極內(nèi)孔通以高壓氣體介質(zhì)，工具電極做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，工件或者工具電極在超聲變幅桿的作用下進(jìn)行超聲頻振動(dòng)。脈沖放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫使工件電極表面材料局部熔化、氣化。高壓氣體介質(zhì)能夠去除并排出熔融的工件材料，同時(shí)起到冷卻放電間隙以及恢復(fù)極間的絕緣狀態(tài)的作用。超聲振動(dòng)可以改善間隙放電狀態(tài)、放電通道狀態(tài)，減少短路和拉弧等現(xiàn)象的發(fā)生。
本文以加工硬質(zhì)合金和NdFeB材料為例，簡述了加工表面微觀裂紋的形成機(jī)制以及裂紋擴(kuò)展的原因，并分析了氣體介質(zhì)電火花加工硬脆材料蝕除機(jī)理。
2、 實(shí)驗(yàn)條件
相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，旨在研究技術(shù)氣體UEDM。該設(shè)備是專門設(shè)計(jì)氣體UEDM，
（1）放電功率：輸出電壓范圍是從100V到300 V，最大輸出電流為40 A。
（2）氣體介質(zhì)：高壓空氣，由普通空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生，最高輸出壓力為0.5Pa。
（3）超聲波的振動(dòng)頻率：20 kHz。
（4）超聲振動(dòng)的振幅：12um。
討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲振動(dòng)時(shí)，材料去除率（MRR的）可以大大增加表1 - YT15硬質(zhì)合金的成分、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、密度（g/cm3）、硬度（HRA）和導(dǎo)熱系數(shù)（W / M K）。
圖3 - 氣體和超聲振動(dòng)輔助氣體中電火花加工中的傳統(tǒng)電火花加工的材料去除率比較
3、 結(jié)果與討論
圖2 硬質(zhì)合金加工表面微觀照片
圖2為超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花加工硬質(zhì)合金加工表面SEM照片。和傳統(tǒng)電火花加工相似氣體介質(zhì)電火花加工表面密布著大量突起和凹坑，突起和凹坑之間呈現(xiàn)流動(dòng)形狀。這種形貌的形成是與電火花加工表面的形成過程相關(guān)的。放電過程的瞬時(shí)高溫使表面金屬熔化，一部分熔融金屬在超聲振動(dòng)、氣流的共同作用下拋離電極表面，留下一個(gè)個(gè)放電而形成的小凹坑，高壓氣流以及超聲振動(dòng)使凹坑凸邊平滑，形成光滑圓角，呈現(xiàn)流動(dòng)形狀。電火花加工表面就是由這樣的無數(shù)放電凹坑的疊加形成的。
圖3 - 硬質(zhì)合金截面加工UEDM氣體
圖3為超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花加工硬質(zhì)合金加工表面SEM照片。我們可以看出，加工重鑄層薄，且分布有許多氣孔。這是加工過程中氣體介質(zhì)溶于熔融液滴后重新凝固的結(jié)果。
圖4- 硬質(zhì)合金截面上的微裂紋加工氣體由UEDM
超聲振動(dòng)－氣體介質(zhì)電火花復(fù)合加工硬脆材料表面不可避免地存在顯微裂紋，如圖5所示。加工表面SEM照片顯示，顯微裂紋以脆性開裂為特征，表面裂紋呈輻射狀或者網(wǎng)狀；剖面裂紋有橫向和縱向兩種情況，有的裂紋深入到了基體材料。剖面橫向裂紋的存在能夠阻止縱向裂紋向基體擴(kuò)展，如圖4所示。
脈沖放電結(jié)束后，放電通道便停止加熱工件表面，加熱區(qū)工件表面溫度約以十萬到一億k|s的速度冷卻。在連續(xù)脈沖的作用下，電火花加工表面受到放電時(shí)的驟冷驟熱作用，在溫度梯度的作用下，加工表面便形成了熱應(yīng)力分布。當(dāng)放電區(qū)域表層冷卻到一定程度時(shí)，局部區(qū)域的塑性變形便殘留在電蝕區(qū)域表層內(nèi)，形成了表層內(nèi)的殘余應(yīng)力分布。如果溫度場引起的熱應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限，在材料的局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形，塑性區(qū)主要承受殘余拉應(yīng)力，如圖所示。在表面附近，由于裂紋多發(fā)和裂紋尖端應(yīng)力集中所造成的擴(kuò)展，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力松弛，
導(dǎo)致表面最外層某一深度上形成具有某一應(yīng)力峰值的應(yīng)力分布。
圖5- 熔滴的強(qiáng)度模型
排量之間的液滴和超聲波振動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以表示為公式（2）超聲振動(dòng)輔助氣體介質(zhì)電火花加工：
速度方程和加速度方程，可以計(jì)算由下列公式：
因此，一定的熔滴的最大加速度表現(xiàn)為
下降的最大慣性力
一個(gè)單脈沖量，可以計(jì)算出公式（7）和剖面模型如圖7。因此，可以計(jì)算出最大慣性力
其中f是頻率的超聲振動(dòng)，一個(gè)是超聲波振動(dòng)幅度，D是直徑和H是深度。液滴的表面張力可忽視由公式（張等，1996）。（8）
其中M是的金屬密度，TM是金屬的熔點(diǎn)，C1是密度調(diào)整系數(shù)和C2是熔點(diǎn)調(diào)整系數(shù)。
很明顯，在超聲波振動(dòng)引起的慣性力的作用下可以很容易得到溶化液。此外，電火花加工工件的表面上，可導(dǎo)致巨大的溫度散熱過程。大溫度梯度ENTS結(jié)果大不均勻，可導(dǎo)致很高的熱應(yīng)力，于是導(dǎo)致工件材料的熱膨脹。熱應(yīng)力和裂紋發(fā)生超出了材料的張力強(qiáng)度。從圖中可以看出。表面和截面上有許多裂紋?？煞譃閮深悾簷M向裂縫和縱向裂縫，。此外，大多數(shù)水平裂縫定期相交于垂直裂縫。
據(jù)悉，一些垂直裂縫通過重鑄時(shí)在表面加工表面層上運(yùn)行。在超聲振動(dòng)的材料上通過橫向和縱向裂縫導(dǎo)致分離。
4.結(jié)論
超聲振動(dòng)輔助氣體介質(zhì)電火花加工技術(shù)具有工具電極簡單，易于實(shí)現(xiàn)銑削加工等特點(diǎn)。能夠?qū)τ操|(zhì)合金材料進(jìn)行有效的加工，但加工表面也存在顯微裂紋。裂紋的形成主要是由于電火花加工瞬態(tài)熱沖擊導(dǎo)致材料表面承受時(shí)變的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí)所形成的，并且裂紋容易擴(kuò)展。加工表面裂紋直接影響工件的機(jī)械性能，在生產(chǎn)中應(yīng)選擇合適的脈沖參數(shù)，盡量減少和避免加工表面裂紋的產(chǎn)生。
參考文獻(xiàn)
【1】Gasas,B., Torres, Y., Llanes, L., 2006. Fracture and fatigue behvior of electrical-discharge machined cemented carbides.International Journal of Refractory Metals & Hard Materials24, 162–167.
【2】Ho, K.H., Newman, S.T., 2003. State of the art electrical discharge，machining (EDM). International Journal of Machine Tools &；Manufacture 43, 1287–1300.
【3】Juhr, H., Schulze, H.P., Wollenberg, G., Ku¨ nanza, K., 2004.Improved cemented carbide properties after wire-EDM by pulse shaping. Journal of Materials Processing Technology 149, 178–183.
【4】Koshy, P., Jain, V.K., Lal, G.K., 1997. Grinding of cemented carbidewith electrical spark assistance. Journal of Materials，Processing Technology 72, 61–68.
【5】Kunieda, M., Yoshida, M., 1997. Electrical discharge machining in gas. Annals of the CIRP 46, 143–146.
【】Lauwers, B., Kruth, J.R., Liu, W., et al., 2004. Investigation of material removal mechanisms in EDM of composite ceramic materials. Journal of Materials Processing Technology 149,347–352.
【6】Leao, F.N., Pashby, I.R., 2004. A review on the use ofenvironmentally friendly dielectric fluids in electrical discharge machining. Journal of Materials Processing Technology 149, 341–346.
【7】Lee, S.H., Li, X.P., 2001. Study of the effect of machining parameters on the machining characteristics in electrical discharge machining of tungsten carbide. Journal of Materials Processing Technology 115, 344–358.
【8】Li, M.H., 1989. The Theoretical Bases of Electrical Discharge Machining. Defense Industry Press, Beijing.
【9】Pandit, S.M., Rajurkar, K.P., 1981. Analysis of electro discharge machining of cemented carbides. Annals of CIRP 30, 111–116.
【10】Trueman, C.S., Huddleston, J., 2000. Material removal by spalling during EDM of ceramics. Journal of the European Ceramic Society 20, 1629–1635.
【11】Xu, M.G., Zhang, J.H., Li, L., Ren, S.F., 2006. Design of ultrasonic vibration aided gas medium EDM experimental machine. Manufacturing Technology & Machine Tool 2, 67–69.
【12】Yadav, V., Jain, V.K., Dixit, P.M., 2002. Thermal stresses due to electrical discharge machining. International Journal of Machine Tools & Manufacture 42, 877–888.
【13】Zhang, Q.H., Zhang, J.H., Deng, J.X., et al., 2002. Ultrasonic vibration electrical discharge machining in gas. Journal of Materials Processing Technology 129, 135–138.
【14】Zhang, Q.H., 2003. Study on the new technology and mechanism of ultrasonic vibration aided electrical discharge machining in gas. Doctor’s degree dissertation of Shandong University.
【15】Zhang, X.W., Quitino, L., Allum, C., Santos, J.O., 1996. A simple approach to estimate surface tension of liquid metal. Journal
收藏