答辩博士：韩云晓
指导教师：刘志东 教授/博导
论文题目：高温合金雾化放电烧蚀铣削基础研究
答辩委员会：
主席：康 敏 教授/博导南京农业大学
委员：徐 锋 教授/博导 南京理工大学
李寒松教授/博导 南京航空航天大学
田宗军 教授/博导 南京航空航天大学
沈理达 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：邱明波 副教授/硕导 南京航空航天大学
时间：2022年5月29日15:00
地点：南航明故宫校区4# 4308
学位论文简介：
针对电火花加工存在的材料去除率低、加工表面存在熔化凝固层等问题，本文提出雾化放电烧蚀铣削技术，使用“氧气-液体”雾化形成的混合介质作为工作介质，在加工过程中不间断地通入加工区域，形成放电连续烧蚀加工，以提高材料的去除率，并对该技术的工艺进行了改进，实现了加工过程工具电极无径向损耗，并完成了高温合金无熔化凝固层加工。与其他形式的高效放电加工技术以较低加工精度和表面质量为代价提高材料去除率不同，雾化放电烧蚀铣削技术在优先提高材料去除率的同时，可以保持良好的加工形状精度，且通过复合加工方法最终可以获得无熔化凝固层的加工表面。
论文完成的主要工作及取得的成果如下：
1. 为提高放电加工材料去除率，提出了高温合金雾化放电持续烧蚀铣削加工方法，对其基本原理及微观过程进行了分析，在一个脉冲放电过程中，包含火花通道引燃、烧蚀高效蚀除、介质消电离三个阶段，火花放电蚀除为烧蚀蚀除提供点燃作用，是其发生的充分条件。对其加工特性进行分析，发现相比于放电诱导间歇烧蚀加工其具有更高的材料去除率和更低的电极损耗，且加工表面熔化凝固层厚度有明显降低。并开展了加工基本影响因素研究。
2. 针对雾化放电持续烧蚀铣削电极存在径向损耗影响加工形状精度的问题，结合其加工特点，提出了工具电极悬浮进给控制方法，控制单层铣削厚度小于放电加工间隙，使工具电极悬浮于工件上方，从而避免侧壁与工件的碰撞以及火花放电，避免了电极径向损耗，轴向损耗通过定长补偿策略进行补偿，保证了加工形状精度。
3. 对雾化放电端面烧蚀铣削极间流场进行仿真分析，设计新型壁槽电极改进其介质流动，新电极侧壁的槽能够作为流道，供介质流通，铣削直槽时两侧间隙的流速较高，对放电间隙两侧的氧气供给和蚀除产物的排出均有显著的提高作用。
4. 对高温合金GH4169进行了壁槽电极雾化放电烧蚀铣削正交试验，探究电参数对加工性能的影响。以材料去除率和相对电极损耗率为响应，选择对响应结果影响比较大的峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔为输入因子，定量分析了各因子对材料去除率和相对电极损耗率的影响主次规律。
5. 为实现加工表面熔化凝固层去除，提出雾化放电端面烧蚀铣削复合加工技术，将电解液应用于雾化放电端面烧蚀铣削加工，使用“氧气-电解液”均匀混合的雾化介质通入加工间隙作为工作介质，使得介质同时具有电解质和电介质双重特性，能够满足放电和电解加工条件。对复合加工进行了机理研究和特性试验。分析认为，雾化放电端面烧蚀铣削复合加工过程是放电烧蚀加工、电解加工及放电烧蚀-电解复合加工三种加工状态的混合过程。典型的“放电烧蚀-电解”复合状态加工过程包含电解阶段、放电击穿阶段和金属基体快速烧蚀去除3个微观阶段。加工时通过调整氧气与电解液的混合比例，能够实现高材料去除率和高表面质量的不同侧重，最终完成无熔化凝固层表面的加工。
主要创新点如下：
1. 提出了使用雾化介质进行连续放电烧蚀加工的方法，揭示了其微观机理，实现了材料去除率的提高和熔化凝固层的减薄。
2. 提出了雾化放电烧蚀电极悬浮并快速进给铣削的控制方法，避免常规电火花铣削加工电极存在不确定的径向损耗导致无法补偿的难题，实现了材料去除率和加工精度的提高。
3. 分析了雾化介质连续放电烧蚀加工极间的流场及冲液状况，由此设计了壁槽电极进行雾化放电烧蚀铣削加工，使得材料去除率进一步提高。
4. 提出了使用电解液和氧气的混合雾化介质进行雾化放电烧蚀电解复合铣削的加工方法，在保持高效加工的同时减薄熔化凝固层。并可以直接通过调整雾化介质气液混合比，实现熔化凝固层的完全去除。
5. 实现了对典型零件进行深窄槽的雾化放电端面烧蚀铣削和雾化放电端面烧蚀电解复合铣削，证明了雾化放电烧蚀铣削具有很强的深槽、窄槽加工能力。
