基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性研究

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1、硕士学位论文基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性研究（学术型）STUDYONPROCESSINGCHARACTERISTICSOFCFRPBASEDONDEIONIZEDWATERMIXEDWITHCARBONNANOTUBESUSINGEDM范运清哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG661学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性研究（学术型）硕士研究生：范运清导师：杨晓冬教授申请学位：工学硕士学科：机械制造及其自动化所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:TG661U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONPROCESSINGCHARACTERISTICSOFCFRPBASEDONDEIONIZEDWATERMIXEDWITHCARBONNANOTUBESUSINGEDM（Academic）Candidate：FanYunqingSupervisor：Prof.YangXiaodongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalMan

3、ufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要碳纤维增强复合材料（CFRP）具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、良好的热力学性能等综合特性，从而被广泛地应用于航空航天等领域。采用传统电火花加工方法加工CFRP时翘起的碳纤维容易引起频繁地剧烈放电和短路现象，短路引起主轴伺服回退影响加工速度，短路产生的焦耳热容易让

4、绝缘树脂大量汽化影响表面加工质量。为了改善采用传统电火花加工方法加工CFRP时存在的问题，本文对CFRP放电蚀除作用机理进行了相关实验研究。基于混粉增大放电间隙的原理，将混粉电火花加工方法应用于CFRP加工，探索研究基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性。本文搭建了CFRP电火花实验平台，包括单脉冲放电实验平台和连续放电加工实验平台。基于实验平台，首先，进行了CFRP放电蚀除作用机理实验研究，利用高速摄像机对单脉冲放电条件下CFRP和304不锈钢的放电过程进行实验观测；结合单脉冲放电条件下的CFRP放电痕大小实验和连续放电条件下的CFRP电火花加工实验，提出且验证CFRP

5、放电蚀除作用机理。其次，基于CFRP放电蚀除作用机理，选择去离子水作基液对CFRP进行了混粉电火花加工基础实验研究。为了探索基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工放电特性，进行了CFRP放电特性相关实验研究。通过脉冲电源对比、工作介质对比和工件材料对比实验明确了多次放电特性的影响因素；且进一步研究分析了脉冲电压幅值、脉冲频率、给电电容、回路电阻和碳纳米管粉末浓度对多次放电特性的影响规律。为了探索基于碳纳米管混粉工作液的CFRP电火花加工特性，进行了CFRP加工特性相关实验研究。研究分析了脉冲电压幅值、脉冲频率、给电电容、回路电阻、碳纳米管粉末浓度和伺服参考电压对CFRP加工速

6、度、电极相对损耗、表面质量的影响规律，且优选加工参数实现CFRP较高加工速度、较低工具电极损耗和较优良表面质量孔的加工。关键词：电火花加工；碳纤维增强复合材料（CFRP）；碳纳米管（CNT）；放电特性；加工特性-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCarbonfiberreinforcedplastic(CFRP)hasbeenwidelyusedinaerospaceandotherfieldsduetoitsexcellentoverallpropertiessuchaslightweightandhighstrength,hightemperatureresi

7、stance,corrosionresistance,excellentthermodynamicproperties.However,whenmachiningCFRPusingconventionalEDM,frayingcarbonfiberseasilycausesintensesparkdischargeandshort-circuiting,whichmakethespindleelectrodeheadretractandthenaffectmaterialremo