摘要
深窄槽是一种具有大深宽比、小槽宽的特殊槽结构，广泛应用于航空航天、军工兵器、电子及汽车等领域。由于结构特殊，且通常采用难加工材料，深窄槽加工成为机械制造领域中的难题。作为一种基于电化学阳极溶解去除材料的先进制造方法，电解加工具有不受材料硬度影响、加工效率高、加工表面质量好、工具无损耗、不存在机械切削力的优点，特别适合加工高硬度、高韧性的高温合金。 本文聚焦GH4169高温合金材料深窄槽的电解加工问题，研制振动可控辅助深窄槽电解加工平台，开展不同成形方式GH4169高温合金的电化学溶解特性研究，进行深窄槽电解加工的多物理场耦合仿真及加工试验研究，获得具有深窄槽结构的GH4169样件。本课题的主要研究内容如下： （1）振动可控辅助深窄槽电解加工平台研制。根据机床设计总体原则及深窄槽电解加工的特点，研制振动可控辅助深窄槽电解加工机床，包括进给系统、工作平台、机床外罩、电解液循环系统、控制系统等关键部分，通过安装调试，机床运行平稳，进给精度高，且能够实现振幅、频率可调的振动进给运动。针对该机床，完成深窄槽电解加工的工装夹具及阴极设计。 （2）不同成形方式GH4169高温合金材料的电化学溶解特性探究。为支撑后续的电解加工工艺研究，深入探究GH4169高温合金的电化学溶解特性。采用电化学测试方法测定不同成形方式GH4169的开路电位曲线、极化曲线、电化学阻抗谱及电流效率曲线，研究GH4169的自腐蚀性能、极化特性、钝化机制及电化学溶解效率，为后续加工试验参数的选择提供依据。 （3）基于多物理场耦合方法的深窄槽电解加工动态成形规律研究。电解加工是电场、流场、温度场等多物理场相互作用的过程。基于深窄槽电解加工的参数传递关系，建立多物理场耦合模型，采用多物理场耦合软件仿真平台，进行深窄槽电解加工的动态仿真，分析各物理场对深窄槽电解加工成形过程的影响。 （4）深窄槽电解加工工艺试验研究。基于电化学溶解特性及多物理场仿真的研究结果，采用研制的深窄槽电解加工平台，开展不同成形方式GH4169高温合金深窄槽电解加工试验研究，分析工艺参数（阴极结构、进给参数）对加工的影响，评估加工质量，揭示不同成形方式的GH4169高温合金深窄槽电解加工特性。
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