Влияние вторичных структур на технологические параметры электроэрозионной обработки титановых сплавов

• Автор: Бутин, Антон Витальевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание:

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований

1.1 Физические основы электроэрозионного процесса

1.2. Термодинамика эрозионного разрушения материалов, 12 удельная работа искрового разряда

1.3. Эрозия материалов электродов

1.4. Выводы и постановка задач исследований

Глава 2. Методики экспериментальных исследований

2.1. Объекты и методы исследования

2.2. Оборудование для проведения исследований

Глава 3. Исследование влияния режимов электроэрозионной

обработки и технологии изготовления электрода-инструмента на его работоспособность

3.1. Исследование влияния режимов импульсно-дугового про- 35 цесса на эрозию электрода-инструмента
3.2. Влияние микроструктуры электрода инструмента на тех- 39 нологические параметры.процесса
3.3. Роль вторичных структур на эрозионную стойкость тита- 48 на, меди и их сплавов
3.4. Теплофизическая модель электроэрозионной прошивки
3.5. Прогнозированию формы разрушения электрода-инстру- 61 мента на основе анализа состава вторичных структур
Выводы по главе 3
Глава 4. Исследование процесса формирования вторичных
структур на рабочих поверхностях электродов при шлаковании <
4.1. Исследование влияния режимов циркуляции рабочей жидко- 65 сти на стабильность электроэрозионного процесса прошивки
4.2. Исследование микроструктуры шлаковочных образований 70 при электроэрозионной прошивке титановых сплавов медными электродам и-инструмёитами
4.3. Модернизация генератора для электроэрозионной обра- 77 ботки.
Выводы по главе 4
Глава 5. Влияние структурно-технологической наследственно
сти изготовления электрода-инструмента на качество электроэрозионной обработки
5.1. Влияние технологии изготовления электрода-инструмента 82 на его физико-механические и эксплуатационные свойства
5.2. Анализ фрактального размера’микролунок, образованных 90 единичным искровым разрядом
5.3. Влияние микроструктуры электрода-инструмента на точ- 95 ность эрозионной обработки
5.4. Оптимизация технологического процесса изготовления 101 многоэлементного электрода инструмента
Выводы по главе 5
Общие выводы
Список литературы
Приложения '
Актуальность работы. Электроэрозионное формообразование широко применяется в различных отраслях машиностроения при обработке поверхностей, изготовление которых не имеет других альтернативных вариантов. Процессы, сопровождающие электроэрозионную обработку, определяются физикой взаимодействия материала с концентрированным потоком энергии, инициированным искровым или импульсно-дуговым разрядом. Неотъемлемым звеном этих процессов является образование вторичных структур на рабочих поверхностях обрабатываемого изделия и электрода-инструмента. Развитие вторичных структур приводит к изменению всех сопутствующих процессов, которые в конечном итоге определяют стабильность искровых разрядов, кинетику эрозионных механизмов, качество обработанной поверхности и производительность обработки.
Эрозионная обработка титановых сплавов производится, как правило, электродами из меди, которая только в равновесных состояниях может образовывать с титаном более семи структурных модификаций, обладающих различными электрическими, теплофизическими и эрозионными свойствами. Такая ситуация является типичной и характерной для большинства сочетаний обрабатываемых и электродных материалов, встречающихся при элек-троэрозионной обработке.
Электроэрозионная прошивка глубоких отверстий сопровождается комплексом негативных явлений, таких как образование шлаковки, развитие «трубчатости» при эрозионном разрушении электрода и другие, которые могут быть объяснены только с учетом развития вторичных структур. Роль вторичных структур при электроэрозионной обработке в обеспечении стабильности искрового и эрозионного процессов, а также их влияние на качество и производительность обработки остается во многом не освещенной. Желание раскрыть эти связи определило актуальность выбранной темы исследования,

рованном, парообразном, жидко-капельном и твердокристаллическом состоянии. Высокая температура межэлектродной области стимулирует протекание плазмохимических, „металлургических, диффузионных и других реакции, продукты которых частично осаждаются на поверхности анода и катода, образуя сложные структурные композиции. В результате электро-эрозионная стойкость анода и катода будет определяться не столько исходным составом и структурой материалов, сколько свойствами вторичных поверхностных образований, сформированных в комплексном процессе взаимодействия искрового разряда с веществом. Критерий Палатника в этом случае не является исключением. Вторичные поверхностные структурные образования могут существенно отличаться по теплофизическим свойствам от исходных материалов, приводя в общем случае к снижению критерия Палатника.
Негативным вариантом такого процесса является снижение критерия Палатника электрода-инструмента и повышение критерия Палатника обрабатываемого материала. Одним из распространенных материалов, используемых в качестве .•электродного при электроэрозионной обработке, является медь, отвечающая эрозионной стойкости и технологичности. Рассмотрим характер протекания процесса развития вторичных структур применительно к медному электроду-инструменту при электроэрозионной обработке титанового сплава,
Все возможные интерметалл иды и сплавы с их активным участием можно определить из диаграммы состояния П - Си, представленной на рисунке 3.5.
Выполненный расчет носит оценочный характер, раскрывающий принципиальные стороны .Процесса и не претендующий на строгий количественный анализ. Диаграмма характеризуется наличием нескольких ин-терметаллидов и механических смесей между ними. В областях, примыкающих к чистому титану и меди, располагаются зоны с ограниченной растворимостью. До температуры 798°С располагается 0(77), имеющий