摘要
SiCp/Al复合材料拥有较高的比强度和比刚度且密度较低，不同体积分数的SiCp/Al复合材料因为性质的不同广泛的应用在航空航天、汽车等领域。电火花加工作为特种加工的一种，可以加工一些具有特殊结构的难加工材料，且在加工过程中不产生宏观切削力，因此具有较高的加工尺寸精度和较高的表面质量，同时电火花加工也存在着一些问题，例如材料的蚀除效率低，加工对环境产生污染等，因此本文采用磁场辅助电火花加工的方式来改善这两方面的消极影响。 本文首先对电火花加工SiCp/Al复合材料蚀除机理展开研究，进一步对磁场辅助电火花加工的机理进行研究，分析出磁场是通过压缩等离子体通道半径使得放电通道内带电粒子密度增大，粒子碰撞概率增加，因此可以释放更多的能量提高了加工效率，随后分析了不同的电加工参数对电火花加工的影响。基于Abaqus对不同的电加工参数进行了仿真，主要研究电流、脉宽和磁场对温度场分布的影响规律，分析了磁场对材料蚀除速率的影响，通过仿真分析可知，电流和脉宽与温升为正相关关系，电流的影响较为突出，磁场可以增加材料的蚀除速度。本文搭建了磁场辅助电火花加工实验平台，进行了不同体积分数SiCp/Al复合材料电火花加工的研究，根据电加工参数设置田口实验，实验结果表明，电流和脉宽的增加可以增加材料的蚀除速度并使得排放的气溶胶浓度增加，磁场可以增加材料的蚀除速率，降低工件的表面粗糙度，降低排放的气溶胶浓度以减少电火花加工对环境的污染，将实验值与仿真值相比较，两者的变化趋势相同且相对误差较低，仿真验证了实验值的可靠性。最后通过BPNN建模对电火花加工SiCp/Al复合材料的工艺进行优化，找出了帕累托网格优化的最佳点使得在材料蚀除速率增加的同时降低了电极损耗速率和排放的气溶胶浓度。
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