【機(jī)械類(lèi)畢業(yè)論文中英文對(duì)照文獻(xiàn)翻譯】在工程陶瓷制品中的孔的超聲波振動(dòng)脈沖電子放電加工
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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(英文翻譯)
題目:Ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining of holes in engineering ceramics
院系:機(jī)械與動(dòng)力工程系
班級(jí):08機(jī)制2班
姓名:寧 超
學(xué)號(hào):0828070057
指導(dǎo)教師 :閆艷燕
在工程陶瓷制品中的孔的超聲波振動(dòng)脈沖電子放電加工
賈治新 張建華 艾星
機(jī)械工程學(xué)系,山東科技大學(xué),濟(jì)南250014;中華人民共和國(guó),1994,4,27日收到
摘要
在本文中,超聲波振動(dòng)脈沖電子放電加工(UVPEDM)技術(shù)已經(jīng)在工程陶瓷制品中孔的制造中逐步顯示出來(lái)。描述UVPEDM的原理如下。在UVPEDM技術(shù)中的脈沖放電是由工具電極的超聲振動(dòng)產(chǎn)生的,而不是由傳統(tǒng)電子放電加工中的特殊脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的。工具電極的超聲振動(dòng)也能使一個(gè)使缺口平整,在獲得材料的高的移除率上這個(gè)技術(shù)也已經(jīng)北證實(shí)。
1.緒論
隨著機(jī)械行業(yè)朝著高精度高效率和高自動(dòng)化的快速發(fā)展,需要在高溫度和在苛刻的環(huán)境條件下的操作機(jī)械。明顯地,金屬材料不能滿(mǎn)足那些要求,因此,種類(lèi)繁多的有更優(yōu)越性能的新類(lèi)型的非金屬材料像工程陶瓷這種的。例如:在最近20年,越來(lái)越多的這類(lèi)型的材料被使用在電子機(jī)械產(chǎn)品中。
在陶瓷制品的許多應(yīng)用中,鉆孔需求是平穩(wěn)增長(zhǎng)的。目前,有若干鉆孔技術(shù)是可供使用的,包括:機(jī)械鉆孔,超聲波加工(USM),電子放電加工(EDM),激光束加工(LBM),電子波加工(EBM)和其他方法。在陶瓷制品中孔的機(jī)械鉆削呈現(xiàn)有若干問(wèn)題和表面磨光,工件壽命有關(guān),LBM和EBM通常產(chǎn)生擁有漏斗的形狀的孔,梨形狀的孔的直接輪廓很難被獲得。USM產(chǎn)生有更好表面質(zhì)量的孔,然而材料的移除率(MRR)是非常低的。自從它在50年前被拉薩恩庫(kù)和拉匝恩庫(kù)發(fā)現(xiàn)以來(lái),EDM在制造業(yè)王國(guó)中已經(jīng)變得越來(lái)月重要。近些年來(lái),已經(jīng)成功證明:當(dāng)它們的電阻系數(shù)低于100歐姆[1-----3],EDM可以被用到陶瓷制品中。EDM的一個(gè)不好的性能是:它在開(kāi)環(huán)電路的周期瞬間低效率放電,產(chǎn)生短路,形成弓形脈沖[4],當(dāng)他們?cè)阢@削深孔時(shí)這種狀況更加嚴(yán)重。這篇文章表明:超聲波振動(dòng)脈沖電子放電加工技術(shù)是為了在陶瓷制品中產(chǎn)生孔,學(xué)習(xí)的目的是為了減少設(shè)備損耗,增加放電效率和再次得到更高的MRR.
2.超聲振動(dòng)脈沖電子放電加工的原理
在傳統(tǒng)的EDM中,當(dāng)在兩電極間加上施加電壓時(shí),冷電子的噴射發(fā)生,這相應(yīng)的在一個(gè)特定區(qū)域產(chǎn)生了一個(gè)離子化的狀態(tài)。在被給出的電壓中,電離結(jié)束在一個(gè)從陰極開(kāi)始的一個(gè)特定的距離上。由絕緣體顯示有一個(gè)相當(dāng)可觀的能削弱電離處理過(guò)程的能力等等,它們產(chǎn)生了電離,電壓的增長(zhǎng)擴(kuò)充了電離的區(qū)域。在一個(gè)特殊的時(shí)刻,電離狀態(tài)變得充分,是電荷從陰極向陽(yáng)極的流動(dòng)。
當(dāng)電壓保持不變時(shí),如果兩極靠的更近時(shí),可獲得相似的現(xiàn)象,這個(gè)現(xiàn)象正在被UVPEDM應(yīng)用。
在UVPEDM技術(shù)中,機(jī)械工具的使用是超聲波鉆孔機(jī)器。圖表一顯示了設(shè)備的原理圖。超聲波發(fā)生器產(chǎn)生了一個(gè)高頻的電信號(hào)(17----25KHZ),這個(gè)信號(hào)被變換器轉(zhuǎn)化為同頻率的機(jī)械電壓信號(hào)。一個(gè)和恩角擴(kuò)大了振幅和用工具轉(zhuǎn)化它。工件和工具被連接在DC源上正極和負(fù)電極上。
圖表一
圖二
圖二顯示了在UVPEDM[5]中的放電過(guò)程。在工件和工具之間,應(yīng)用一個(gè)精確的電壓加在缺口上,產(chǎn)生了一個(gè)電子區(qū)域。最初,被非傳導(dǎo)性的流體(流出來(lái)的水)連接時(shí),這個(gè)電極是絕緣的,因此沒(méi)有電流產(chǎn)生。隨著工具的超聲波振動(dòng),工具的前表面移動(dòng)朝著工件表面下降和導(dǎo)電區(qū)域相應(yīng)的增加,導(dǎo)致導(dǎo)電區(qū)域產(chǎn)生極小懸浮物質(zhì)和在缺口中形成電橋(圖2b).當(dāng)缺口到達(dá)一個(gè)非常精密非常小的尺寸時(shí),它導(dǎo)致衰弱或在非傳導(dǎo)性液體中的離子化(圖2C);電壓下降到一個(gè)穩(wěn)定的值時(shí),電壓增加到了操作員制定的那個(gè)值,產(chǎn)生了等離子體和在信道周?chē)纬闪苏羝菽▓D2(e)).因?yàn)楣ぞ叩那氨砻鎻墓ぜ砻娴目焖僖谱?,電壓開(kāi)始增加,電流開(kāi)始下降。當(dāng)缺口到達(dá)一個(gè)精準(zhǔn)的大的形狀時(shí),放電信道被迅速的瓦解了(圖2(g)).這個(gè)過(guò)程再次開(kāi)始,當(dāng)工具朝著工件再次下移時(shí)。
簡(jiǎn)要地說(shuō),在UVPEDM中,當(dāng)電壓被加到工件和工具間時(shí),放電過(guò)程形成。這被他們其中之一的機(jī)械振動(dòng)控制,放電的形成會(huì)周期性的產(chǎn)生和消失。
3.實(shí)驗(yàn)的過(guò)程
在圖一中顯示了實(shí)驗(yàn)的建立,做這個(gè)實(shí)驗(yàn)用的是J93025超聲波機(jī)械,發(fā)電機(jī)有250w的電能輸出和一個(gè)在17---25KHZ周期性變化的頻率。轉(zhuǎn)化器是磁致伸縮的堆鎳和冷卻水組成。同時(shí),電子顯像管的能量是冷氣。和恩角產(chǎn)生一個(gè)振幅(波峰到波峰)最大是40微米。在那些實(shí)驗(yàn)中,工具的振幅(波峰到波峰)是8------25微米。圖表1顯示了實(shí)驗(yàn)的條件。氧化鋁陶瓷制品被用作工具, 圖二顯示了氧化鋁陶瓷制品的一些性能。
4.結(jié)果和討論
4.1在MRR上,所加電壓的影響
圖表三中顯示在MRR上施加電壓所產(chǎn)生的影響,當(dāng)所加電壓增加超過(guò)15--20V,瞬間發(fā)生的放電被觀察到和材料移除率的增加。當(dāng)所加的電壓超過(guò)80V,振幅為15微米的情況下(100V電壓,振幅為25微米),工件和工具之間形成電拱橋,應(yīng)該避免這樣的情況發(fā)生。
4.2 在MRR上工具電壓振幅的影響
在圖四中顯示了在MRR上工具電壓振幅的影響,可以看到隨著工具電壓的增加,材料移除率有明顯的增加。當(dāng)振幅在8微米以下(波峰到波峰),很難保證電子的放電過(guò)程。在放電期間,電流轉(zhuǎn)化為熱量,在等離子信道區(qū)域,工件表面產(chǎn)生特別強(qiáng)烈的熱,高溫引起了電極材料的熔化和氣化[6],電極的熔化和氣化是腐蝕中最為常見(jiàn)的,并且這也是常規(guī)的解釋被模擬的樣本[7---9]。隨著電流的停止,離子信道的電壓迅猛消失,蒸汽泡沫引起更大的熱量,在電極表面熔化的液體流進(jìn)了缺口然后爆炸。
然而,并不是所有的熔鑄的材料都可以被移除,因?yàn)楸砻鎻埩?,拉力?qiáng)度,和在液體和固體間的粘結(jié)力。在UVPEDM中,隨著超聲波振動(dòng)工具的使用,工具使缺口迅速的變化,一個(gè)高頻變化的應(yīng)力產(chǎn)生了。在缺口減小的階段,壓力是增加的。等離子信道的直徑增長(zhǎng)是減小的。同時(shí)在缺口增大的階段,一個(gè)大應(yīng)力的減小開(kāi)始了。在材料蒸發(fā)中增高應(yīng)該歸因到蒸汽溫度的下降。因此,當(dāng)然,產(chǎn)生了一個(gè)更好的熔鑄材料的噴出物,更小的熔鑄材料被再次拋出從電極的表面。除此之外,工具的超聲波振動(dòng)顯示出了在作用缺口上碎片粒子的沉淀和產(chǎn)生了可見(jiàn)的懸浮物在非傳導(dǎo)性液體中,這改善了非傳導(dǎo)性液體的流通。這些特性充分增加了放電的流暢性,并且產(chǎn)生了一個(gè)高的MRR。
5結(jié)論:
UVPEDM是工程學(xué)陶瓷制品中的鉆孔方法,它在步驟上非常簡(jiǎn)單和易于達(dá)成,當(dāng)被操作時(shí)。并且是低的設(shè)備消耗。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了這個(gè)新的加工技術(shù)對(duì)獲得高的材料移除率有用。
參考文獻(xiàn)
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