超弹镍钛记忆合金电火花线切割试验研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sophia_yin104
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镍钛记忆合金作为最具代表性的形状记忆合金,表现出优异的形状记忆效应(SME)、超弹性(SE)与生物相容性,此外还具有高阻尼、耐磨损、耐腐蚀等性能特点,因此在生物医学、电子、航天航空、土木等领域被广泛应用。但由于镍钛记忆合金自身导热性差,延展性高,杨氏模量低,进行传统加工时刀具磨损较为严重,加工表面毛刺多,硬化严重,加工质量难以得到保证。相较于传统加工方法,电火花线切割加工(WEDM)通过放电能量产生瞬时高温进行工件材料的去除,加工过程不产生宏观应力作用,具有加工高强度、高硬度、耐高温等难加工材料的优势。因此本文基于镍钛记忆合金采用传统加工方式加工表面质量难以保证的问题,针对超弹镍钛记忆合金Ni55.9Ti进行电火花线切割试验研究,具体研究内容如下:1)进行了超弹镍钛记忆合金线切割加工特性研究,通过材料自身物理特性与线切割加工基本原理的结合分析及不同加工参数工件表面元素含量对比得出了超弹镍钛记忆合金线切割加工特性。并以确保工件加工效率及表面完整性为前提,确定了超弹镍钛记忆合金线切割加工试验方案,开展预试验进行了试验参数范围的选择。结果表明:超弹镍钛记忆合金具有易于在线切割加工表面形成积碳的加工特性,通过设置合理加工参数可对该特性加以控制。此外过大、过小的脉冲宽度及过小的脉冲间隔比不利于工件的加工。2)进行了基于加工效率与表面完整性的单因素试验,探索了材料去除率、表面粗糙度、表面残余应力及表面形貌随脉冲宽度、峰值电压、运丝速度与脉冲间隔比的变化规律,并通过正交试验分析进行了材料去除率、表面粗糙度的参数优化。结果表明:峰值电压及脉冲宽度分别为材料去除率与表面粗糙度的最大影响因素,运丝速度对两指标均无显著影响。3)在确保加工效率及表面完整性的基础上,针对超弹镍钛记忆合金线切割加工薄壁工件,以变形恢复偏移量、加工变形量及切缝宽度为表征手段,探究了工件的超弹性形状恢复能力,加工变形及尺寸精度随各加工参数的变化规律。结果表明:采用线切割加工手段会减弱工件的形状恢复,较大的脉冲宽度、峰值电压会增大工件变形恢复偏移量、加工变形量及切缝宽度,而适当增加运丝速度与脉冲间隔比会对工件的形状恢复及加工变形加以改善,但对切缝宽度无显著影响。此外加工参数对工件表面残余应力与加工变形的影响具有一致性。
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