ZrB2-SiC陶瓷电火花加工脉冲电源的研制及工艺试验研究

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1、硕士学位论文ZrB2-SiC陶瓷电火花加工脉冲电源的研制及工艺试验研究DEVELOPMENTOFEDMPULSEPOWERFORMACHININGZrB2-SiCCERAMICANDEXPERIMENTALRESEARCH贾翼飞哈尔滨工业大学2017年7月国内图书分类号：TG661学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文ZrB2-SiC陶瓷电火花加工脉冲电源的研制及工艺试验研究硕士研究生贾翼飞：导师郭永丰：教授申请学位工：程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201：7年6月授予学位单位哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex

2、:TG661U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFEDMPULSEPOWERFORMACHININGZrB2-SiCCERAMICANDEXPERIMENTALRESEARCHCandidate：JiaYifeiSupervisor：Prof.GuoYongfengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalManufacturingandAutomationAffiliation：SchoolofMech

3、atronicsEngineeringDateofDefence：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要ZrB2-SiC陶瓷因具有高熔点，低密度，良好的抗热震性及导热能力强的特点，在极端环境应用领域有着广阔的前景。但ZrB2-SiC陶瓷高硬度、高脆性的材料特点决定了其机械加工型能差的事实，采用传统机械加工方式难以满足高精度复杂零部件的制作要求。电火花加工属于非接触式加工，具有宏观作用力小、不受材料力学性能限制的优点，目前成为ZrB2-SiC陶瓷复杂成型加工

4、的一种新方法。国内外针对ZrB2-SiC等陶瓷材料电火花加工性能进行了广泛的研究，发现该类材料在电火花加工中受到长时间电弧放电作用时存在加工表面材料热应力脱落及裂纹扩张的现象，制约了陶瓷材料的电火花加工应用。因此，本文针对ZrB2-SiC陶瓷的加工特性，研制一款根据极间放电状态实时调控的脉冲电源，并初步进行了不同脉冲模式下该陶瓷材料的加工试验。根据该材料工艺试验中发现的特点制定了电源设计的总体方案，研制了电火花加工脉冲电源，该电源以FPGA主控电路、MOSFET电源主回路及极间状态检测硬件电路为基础，基于QuartasII软件，利用VHDL语言编程，编写电源串口接收模块程序、参数选

5、择调整模块程序与脉冲生成模块程序，使之可以实现放电过程中的脉冲输出调控。基于阈值比较及击穿延时组合方法，对ZrB2-SiC加工过程中不同放电状态进行区分。针对极间间隙出现拉弧与短路有害脉冲，制定了清扫脉冲与短路关断的处理方式，以改善极间放电间隙的放电状态，提高加工质量。进行了所设计脉冲电源ZrB2-SiC陶瓷电火花加工对比试验研究。探究了脉冲波形及清扫脉冲与短路关断方法对ZrB2-SiC陶瓷加工性能的影响。结果表明，清扫脉冲与短路关断方法可以提高ZrB2-SiC陶瓷表面加工质量。初步工艺试验表明不同脉冲波形中等电流脉冲具有较好的综合加工性能。在等电流模式下对ZrB2-SiC陶瓷电火

6、花加工展开工艺试验研究，基于单因素实验，以电极极性、峰值电流、脉宽、脉间、伺服参考电压及电极直径为实验因素，以加工速度、表面粗糙度与侧边间隙为实验目标，探索了等电流模式下，加工参数对ZrB2-SiC陶瓷的加工工艺规律。关键词：ZrB2-SiC陶瓷；电火花加工；脉冲电源；工艺试验-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,ceramicZrB2-SiChasthebrightfuturetobeusedtofabricatehotendcomponentsforhypersonicweaponsandaircraftengine,duetoitsh

7、ighmeltingpoint,lowdensity,andexcellentcapabilityofresistingtothermalshock.Generallythesecomponentsarefabricatedusinganapproachofpowder-sintering.Subsequentprocessesneedtobeintroducedforfurtherimprovingitsgeometricprecision.However,ZrB2