磨料水射流切割鈦合金的實驗研究.pdf

1、鈦合金是一種具有非常顯著的抗腐蝕性、比強度高、耐高溫、質(zhì)量輕、無毒、無磁性等優(yōu)良特性的材料。目前被廣泛應用于航天、汽車、化工等領域，并創(chuàng)造著巨大的經(jīng)濟和社會效益，在國民經(jīng)濟和國防中發(fā)揮著重要作用。但由于其存在導熱系數(shù)低、塑性差、硬度低、切削加工性能差，采用傳統(tǒng)的機械切割方式加工極為困難、生產(chǎn)成本高、周期長，且切割時會產(chǎn)生大量的煙霧，危害操作者身體健康。長期以來鈦及鈦合金的應用受到了很大程度的制約，如何實現(xiàn)鈦及鈦合金的綠色高效的切割加工成

2、為其推廣應用中亟待解決的問題。因此，研究鈦合金的切割加工技術具有十分重要的理論意義和實際應用價值。
　　磨料水射流技術作為唯一一種“軟、冷”切割加工方式的技術，是近幾十年來得以快速發(fā)展的一項新型特種加工技術。與其他加工方式相比，磨料水射流技術對難加工材料如陶瓷、石材、不銹鋼、玻璃、鈦合金等具有顯著的優(yōu)勢，且容易實現(xiàn)精加工，一般不需要二次加工。本文應用磨料水射流技術，以鈦合金中應用最普遍以及最難加工的Ti-6Al-4V（簡稱TC4）

3、為研究對象，對磨料水射流切割加工鈦合金材料的可行性進行了實驗研究，同時論文對磨料。水射流切割加工鈦合金的宏觀表面特征、切割加工參數(shù)對其加工能力和加工質(zhì)量（切割斷面表面粗糙度為衡量指標）的影響進行了研究。
　　論文還對電火花線切割鈦合金進行了切割實驗研究，并與磨料水射流切割鈦合金進行了對比實驗研究，深入研究兩者對工件產(chǎn)生的微觀影響。實驗結(jié)果表明，電火花線切割加工過程中溫度高，加工效率低且多次發(fā)生斷絲現(xiàn)象，切割表面產(chǎn)生氧化層，表面有裂

4、痕產(chǎn)生，嚴重影響了工件的加工質(zhì)量。相比之下，磨料水射流切割鈦合金效率高，表面有顯著的微觀切痕，平均工作溫度不高于100℃，不會對材料的內(nèi)部組織產(chǎn)生影響。
　　本文采用正交實驗法，極差分析法對磨料水射流切割鈦合金時的主要工藝參數(shù)進行了優(yōu)化組合。研究分析顯示：當鈦合金工件厚度為7.53mm、質(zhì)量水平指數(shù)為5時，若以切割斷面頂部表面粗糙度為衡量指標，工藝參數(shù)最佳水平組合為：射流壓力為210MPa；噴嘴組合為：0.25:0.76mm；當鈦

5、合金工件厚度為13.52mm、質(zhì)量水平指數(shù)為5時，若以切割斷面底部表面粗糙度為衡量指標時，工藝參數(shù)最佳水平組合為：射流壓力為240MPa；噴嘴組合為：0.25:0.76mm。
　　論文采用多元線性回歸分析方法，利用Matlab語言,分別建立磨料水射流切割鈦合金的切割斷面頂部和底部表面粗糙度（aR）的預測模型。切割斷面頂部表面粗糙度（1aR）模型為Ra1=.13516×p.02999×d.06391×?02979.fq×T?0212