平行式电驱桥设计外文翻译资料

 2021-12-02 10:12

英语原文共 286 页

图4.22使用背压钻孔

可以计算,如图4.22所示

cd=dw-dt

其中DT是刀具直径,dw是工件直径。

对于较高的加工精度和较小的直径尺寸,建议采用较高的进给速度。在这种条件下,可以保证较高的去除率和较好的表面质量。电解液的供给方式影响过切。在这方面,如图4.22所示,在0.6至2 MPa的背压下的反向电解质流动模式减少了过度切割。该程序将电解气体产品从加工间隙中冲走,而不到达侧面加工区。

间隙压力的增加提高了电解质的导电性,提高了加工电流对溶解过程的影响。根据Rumyantsev和Davydov(1984)的研究,高压降低了氢气泡的尺寸,从而提高了电解质的导电性。电解液反压也消除了加工表面的流线。除工装成本外,这种系统的主要缺点是液压力的增加。

索利曼等人(1986)和Rashed等人(1986)得出结论,使用适当的工具绝缘可降低侧加工效果,从而限制侧间隙的扩大。钝化电解质(如Nano3)可产生较小的过切,从而提高工艺精度。电解液流速对过度切割有显著影响。在ECDR过程中使用旋转工具可以减少圆度误差,因为它可以确保侧隙中的电解质流动条件均匀。在ECDR中,电流通过电极间间隙会导致阳极溶解,其电解速率受法拉第定律的控制。尤塞夫等(1989)注意到加工电流随刀具进给速度线性增加。火花发生在临界进给速度下,刀具向工件前进的速度大于阳极溶解速度。在这种情况下,正面间隙减小到发生火花的临界值,对工具和工件造成损坏。Rashed等人(1976)的实验工作中建议使用20至25 V之间的间隙电压,以节省能源并降低生产成本。他们通过以下经验公式描述了直径过大的cd:

Cd  0.225V 0.740.056a

其中V是间隙电压(V),a是工具进给率(mmmin-1).

在ECDR过程中,有相当一部分加工电流在侧隙中丢失。因此,实验去除率与理论去除率之比代表了电流效率。低于100%的电流效率可能与气体演化和限制溶解过程的被动氧化膜形成有关。另一方面,电流效率大于100%主要与电解晶界腐蚀导致的阳极颗粒脱落有关。EC钻孔不局限于圆形孔,因为具有任何横截面的工具可以在工件中产生相应的形状。

4.3型管电解加工

成形管电解加工(STEM)是在阳极工件和阴极工具之间施加电位差时,根据溶解过程进行的。由于电场的存在,电解质(通常是硫酸)会导致阳极表面被去除。当金属离子溶解在溶液中后,它们会被电解质流除去。如图4.23所示,根据McGeough(1988年),该工具是一个外部带有绝缘涂层的导电圆柱体,当电压施加在加工间隙上时,以一定的进给速度向工件移动。这样就得到了一个圆柱形的孔。

图4.23 STEM原理图

因此,STEM是使用酸性电解质的改进型ECM。Rumyantsev和Davydov(1984)报告说,该工艺能够生产直径为0.76至1.62mm,深径比为180:1,用于导电材料。很难使用普通的ECM加工这些小孔,因为产生的不溶性沉淀物阻碍了电解液的流动路径。

加工系统配置与ECM中使用的配置类似。但是,它必须具有耐酸性,硬度较低,并且具有周期性的反极性电源。阴极工具电极由钛制成,其外壁具有绝缘涂层,仅允许对阳极工件进行正面加工。正常工作电压为8至14 V dc,而加工电流达到600 A。金属手册(1989)报告,当硝酸电解质溶液(15%v/v,温度约20℃)通过间隙(1L/min,10 V,刀具进给速度2.2 mm/min)泵送至加工直径为0.58 mm、深度为133 mm的孔时,结果径向过切为0.265mm,孔锥度为0.01/133。

该工艺还使用10%浓度的硫酸,以防止污泥堵塞微小的阴极,并确保电解液均匀地流过管道。极性的周期性反转,通常在3到9秒时,会将未溶解的加工产品堆积在阴极钻表面。反向电压可取正向加工电压的0.1至1倍。与电火花加工(EDM)、电子束加工(EBM)和激光束加工(LBM)工艺不同,阀杆不会留下热影响层,热影响层容易形成微裂纹(www.win.tue.nl/)。

工艺参数

电解质

种类 硫酸、硝酸和盐酸浓度

浓度 10-25%

温度 38℃(硫酸)

21℃(其他)

压力 275-500 kPa

电压

正向 8-14 V

反向 0.1-1倍正向

时间

前进 5-7秒

反向 25-77毫秒

进料速度 0.75~3mm/min

过程能力

孔直径 0.5–6 mm,宽高比为150,

孔公差 0.5plusmn;0.050 mm

1.5plusmn;0.075 mm

60plusmn;0.100 mm

孔深plusmn;0.050 mm

由于该工艺使用的是酸性电解质,其用途仅限于在不锈钢或喷气发动机和燃气轮机等部件。其他耐腐蚀材料上钻孔如下:

  • 涡轮叶片冷却孔
  • 燃料喷嘴
  • 电火花重铸的任何洞都是不可取的
  • 线切割用起动孔
  • 低常规切削耐腐蚀金属的钻孔
  • 电火花加工引起裂纹的轴承钻油通道

图4.24显示了在STEM过程中通过钻削加工的湍流的形状.紊流器通常用于强化涡轮发动机冷却时传热。 Oles(www.win.tue.nl/)。

图4.24 STEM生产的旋转冷却孔(www.win.tue.nl/)

有利条件

  • 深度与直径之比可高达300
  • 大量的孔(多达200个)可以在相同的运行中钻孔
  • 非平行孔可以加工
  • 盲孔可以钻
  • 不产生重铸层或冶金缺陷
  • 可以产生形状和弯曲的孔以及槽

限制

  • 该工艺用于耐腐蚀金属
  • 如果要钻单孔,则阀杆缓慢
  • 在处理酸液时,需要特殊的工作场所和环境
  • 产生危险废物
  • 需要复杂的加工和模具系统

4.4电(毛细管)钻井

电液钻孔是一种特殊的电解加工技术,用于加工深孔,不能用电火花加工,也不能用钻柱钻。所用的阴极工具由玻璃喷嘴(直径0.025–0.50 mm)制成,所需直径较小。ES工艺不同于使用涂层钛管作为阴极工具的阀杆。

图4.25 ES钻井原理图

为了通过充满间隙的酸性电解质传导加工电流,在玻璃喷嘴内安装一个铂丝电极(图4.25)。浓度为12-20 wt%的硫酸、硝酸或盐酸溶液是常用的电解质。所使用的电解质类型取决于工件的状况。在这方面,铝及其相关合金使用盐酸溶液,而哈氏合金、铬镍铁合金、Rene合金以及碳钢和不锈钢建议使用硫酸溶液。

硫酸的电解液温度通常为40℃,其余为20℃。建议电解液压力在275和400千帕之间。在加工过程中,电解液流带负电荷并喷射到阳极工件上。必须仔细监控酸液温度、压力、浓度和流速,以确保机械加工符合要求。使用70至150 V的间隙电压,这是正常ECM电压的10倍。

Banard(1978)在涡轮叶片上钻了一排小的冷却孔(直径0.127–1.27 mm),深度与直径之比高达50比1,这比常规钻孔所产生的孔高。该工艺还用于生产与叶片表面成45°角、直径小于0.8 mm的冷却管道,如图4.26和4.27所示。电火花线切割起始孔小于0.5毫米也可以使用ES钻孔。

过程能力ES钻井的进料速度范围为0.75至2.5毫米/分钟。进给速度取决于要加工的材料,而不考虑同时钻孔的数量。与ECM类似,较高的去除率与较大的进料率有关,并且工具直径。此外,据报道钛合金的去除率高于钢。正常公差在加工孔直径的plusmn;10%范围内。正常孔深公差为plusmn;0.05 mm。使用特殊控制和纯金属可以进一步降低这些公差水平。

图4.26钻孔倾斜

有利条件

  • 高深度与直径之比是可能的
  • 许多孔可以同时钻孔
  • 可加工盲孔和相交孔
  • 没有重铸和冶金缺陷
  • 粉末冶金硬质材料是可以解决的
  • 无毛刺孔产生

图4.27在无法到达的位置进行钻探

限制

  • 只能与耐腐蚀金属一起使用
  • 产生危险废物
  • 当钻一个孔时,这个过程是缓慢的
  • 酸液的处理需要特殊的环境和预防措施
  • 斜向进给是很困难的

4.5电化学射流钻井

电化学射流钻孔(ECJD)主要用于直径与深度比为1:12的细孔钻井,比ES钻孔(1:100)低。如图4 .28所示,该工序并不像在ES钻井情况下一样,规定须输入该工具。因此,这个过程避免了易碎工具的使用。稀酸性电解体的射流会导致溶解。离子并需要足够的空间,电子-套管出口,最好是以喷雾的形式。在400到800 V范围内的典型电压被认为是最佳的。

图4.28电化学喷射钻井

根据banard(1978),较低的极限尺寸的孔是由最小的deter - mined钻孔,可以在cathodic喷嘴所需的压力泵,是在电解液中形成的射流,和超挖量。在产生的孔直径取决于电解质改变的电功率。通常,由ecjd四孔的直径是时代的电解液射流。在这三个毛细管孔直径/毛细管直径比通常是小于2。他报告说,使用0.1 米氯化氢、0.5毫米射流直径、5毫米喷管与工件的距离为3:4,以及电解质压力为7  105 Nm2。ECJD的锥度约为5~10夹角,而在毛细管钻井中则可获得0的锥度。

4.6电化学去毛刺

在加工金属零件时,需要交叉钻孔来连接钻孔。液压阀体是一个典型的例子,其中许多钻孔通道被用来指导流体流动。这些钻孔的交点会产生毛刺,必须去除毛刺(图4.29),以避免它们中断并严重破坏系统的可能性。图4.30显示了传统的裁剪需要去毛刺的零件。手工去除毛刺是繁琐和耗时的。在20世纪70年代,引入了热能法(TEM)来去除难以到达的地方的毛刺。在这里我使毛刺被 2760C 的热浪冲击了几毫秒,烧掉了它们,留下了所有的东西,包括螺纹、尺寸、表面光洁度和零件的物理性能。受TEM影响的零件应清洗油屑和金属屑,以避免产生碳黑或晶片的汽化。

毛刺可以通过其他几种方法来去除,包括振动修整、滚翻、喷水以及超声波和磨料浆的应用。磨料流加工( 为航空航天和医疗行业提供一种可靠而准确的去毛刺方法。AFM可以在一次操作中到达无法访问的区域和机器多个孔、槽或边缘。最初设计于20世纪50年代,用于液压阀芯和阀体的去毛刺和挤压模具的抛光。这些方法的缺点包括缺乏可靠性,金属去除率低以及砂砾对表面的污染。

图4.29孔交汇处形成毛刺

图4.30需要去毛刺的不同组件(www.vectron.cc/)

在电化学去毛刺(ECDB)中,将被去毛刺的阳极部分放置在夹具中,使阴极电极靠近毛刺。电解质在压力下,然后被定向到阴极去毛刺工具与毛刺之间的间隙。在加工电流的应用上,毛刺溶解形成控制半径。因为毛刺之间的间隙电极是最小的,毛刺去除在高电流密度。因此,ECDB通过去除留下控制半径的毛刺来改变零件的尺寸。图4.31显示了一个典型的EC孔调试- 戒指布置。ECDB可应用于齿轮、花键轴、铣削零件、钻孔和冲裁毛坯。该方法是一种用于液压系统的粒子有形线轴和套筒组件,例如,流体的分销商。

图4.31孔去毛刺

去毛刺机理法拉第的电解定律决定了ECDB是如何去除金属的。去毛刺速度可达400~500 mm/min。使用旋转进给工具的ECDB ODE(图4.32)通过在电极间隙中产生紊流来增强去毛刺过程。主轴旋转反转,增加电解质的湍流。DEB正常循环时间 ,Brown(1998)报告的URRING在30-45秒之间,之后主轴是收回零件并将其移除。在简单去毛刺时,当工具放在工件上时,0.5毫米的毛刺高度可移至半径为0.05至0.2毫米的半径,留下最大的表面粗糙度为2~4m。

图4.32使用旋转工具进行电化学去毛刺

当将毛刺从外壳通道的交叉口移除时,电解液被导向并保持在0.3-0.5兆帕的压力下使用一种特殊的工具。该工具的工作区域和实际工作区域一样多,因此一次多个交叉口去毛刺。适当的工具绝缘保证电流在区域内的流动。去毛刺工具也应具有类似的工作部分轮廓,从而留下0.1至0.3毫米的电极间隙。此外,为了产生合适的半径,刀尖应将机加工面积重叠1.5至2毫米。电解液的选择在调理环过程中起着重要的作用。表4.2显示不同的电解质和操作一些材料的ECDB

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