东北大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (3): 88-96.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2025.20230278
收稿日期:
2023-10-07
出版日期:
2025-03-15
发布日期:
2025-05-29
通讯作者:
张耀满
作者简介:
张耀满(1972—),男,辽宁辽中人,东北大学副教授.
基金资助:
Yao-man ZHANG(), Shuang-jin WU, Zhao-feng RAO
Received:
2023-10-07
Online:
2025-03-15
Published:
2025-05-29
Contact:
Yao-man ZHANG
About author:
ZHANG Yao-man E-mail: zhangyaoman@mail.neu.edu.cn
摘要:
针对Inconel 718材料的高加工硬化率和切削温度变化大等特点,以电火花线切割(WEDM)加工Inconel 718的放电加工过程为研究对象,对其加工机理和建模进行深入研究.采用有限差分法和有限元仿真对单脉冲放电温度场进行分析,得到了给定参数下的理论、仿真温度分布结果,并进一步探究了脉冲宽度对电蚀坑尺寸与形状的影响规律.在考虑重铸层对电蚀坑尺寸影响的基础上,预测了加工的表面粗糙度和材料去除率,并与实验数据进行对比.结果表明:随着脉冲宽度的变化,理论与仿真的电蚀坑尺寸变化趋势一致,所建立工艺目标预测模型的理论和仿真数据与实验结果的最大误差为9.88%.
中图分类号:
张耀满, 吴双金, 饶兆峰. 电火花线切割Inconel 718温度场分析与加工建模[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2025, 46(3): 88-96.
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ρ/(kg·m-3) | c/[J·(kg·℃)-1] | λ/[W·(m·℃)-1] | θr /℃ |
---|---|---|---|
8 240 | 520 | 20 | 1 320 |
表1 Inconel 718的物理参数
Table 1 Physical parameters of Inconel 718
ρ/(kg·m-3) | c/[J·(kg·℃)-1] | λ/[W·(m·℃)-1] | θr /℃ |
---|---|---|---|
8 240 | 520 | 20 | 1 320 |
脉冲宽度/μs | 粗糙度/μm | 材料去除率/(mm3·min-1) | ||
---|---|---|---|---|
理论值 | 仿真值 | 理论值 | 仿真值 | |
4 | 2.114 | 2.174 | 4.058 | 4.380 |
6 | 2.584 | 2.625 | 6.543 | 7.139 |
8 | 2.850 | 2.923 | 9.214 | 9.889 |
10 | 3.114 | 3.163 | 10.209 | 11.201 |
12 | 3.292 | 3.495 | 11.190 | 1.260 |
表2 工艺目标理论值与仿真值对比
Table 2 Theoretical and simulation values comparison of process targets
脉冲宽度/μs | 粗糙度/μm | 材料去除率/(mm3·min-1) | ||
---|---|---|---|---|
理论值 | 仿真值 | 理论值 | 仿真值 | |
4 | 2.114 | 2.174 | 4.058 | 4.380 |
6 | 2.584 | 2.625 | 6.543 | 7.139 |
8 | 2.850 | 2.923 | 9.214 | 9.889 |
10 | 3.114 | 3.163 | 10.209 | 11.201 |
12 | 3.292 | 3.495 | 11.190 | 1.260 |
空载电压/V | 峰值电流/A | 脉冲间隔/μs | 走丝速度/(m·min-1) | 电极丝张力/N | 工作液 |
---|---|---|---|---|---|
100 | 20 | 35 | 10 | 16 | 去离子水 |
表3 实验加工条件
Table 3 Processing conditions of experimet
空载电压/V | 峰值电流/A | 脉冲间隔/μs | 走丝速度/(m·min-1) | 电极丝张力/N | 工作液 |
---|---|---|---|---|---|
100 | 20 | 35 | 10 | 16 | 去离子水 |
序号 | 脉冲宽度/μs | 去除率/(mm3·min-1) | 粗糙度/μm |
---|---|---|---|
1 | 4 | 4.192 | 2.325 |
2 | 6 | 7.205 | 2.482 |
3 | 8 | 9.346 | 2.763 |
4 | 10 | 10.816 | 3.045 |
5 | 12 | 1.417 | 3.351 |
表4 脉冲宽度单因素实验结果 (experiment)
Table 4 Results of the single factor pulse width
序号 | 脉冲宽度/μs | 去除率/(mm3·min-1) | 粗糙度/μm |
---|---|---|---|
1 | 4 | 4.192 | 2.325 |
2 | 6 | 7.205 | 2.482 |
3 | 8 | 9.346 | 2.763 |
4 | 10 | 10.816 | 3.045 |
5 | 12 | 1.417 | 3.351 |
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