钛合金功能表面激光-电火花复合制造技术研究

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1、学号：S15030281钛合金功能表面硕士学位论文激光-电火花复合制造技术研钛合金功能表面激光-电火花复合制造技术研究究姓名：李雪峰姓名：李雪峰研究生姓名：李雪峰学科、专业：机械制造及其自动化二○一八年六月分类号：密级：可公开UDC：编号：钛合金功能表面激光-电火花复合制造技术研究ResearchonLaser-EDMManufacturingTechnologyofTitaniumAlloyFunctionalSurfaces学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：机械制造及其自动化（085201）研究方向：微纳技术申请学位级别：硕士指导教师：许金凯研究员研究生

2、：李雪峰论文起止时间：2016.10-2018.3摘要本文主要通过钛合金表面激光-电火花复合制造技术研究，实现钛合金减摩擦、耐磨损功能表面制造。通过研究激光辅助电火花线切割加工和激光-电火花不同步复合加工两种复合加工方法，研究了电火花脉冲宽度、激光功率和微结构间距等参数对表面摩擦系数等钛合金表面质量和表面功能的影响规律。首先，开展了激光辅助电火花线切割加工试验研究，设计了研究路线，开展了试验研究。研究结果表明：相较传统电火花线切割加工可增加钛合金表面硬度，但易产生裂纹，表面残余拉应力较大，激光辅助电火花线切割加工的零件表面裂纹减少且深度变浅，表面硬度变化不明显，但硬化层厚度明显增加，表面残

3、余应力值减小，表面粗糙度值降低，表面摩擦系数随脉冲宽度增加而增大，摩擦系数低于常规加工试样表面，最低值达0.16。表面耐磨损性能优于基体，单位时间的质量磨损量比基体低近一个数量级。其次，开展了激光-电火花不同步复合加工试验，其步骤是，先应用电火花线切割加工钛合金表面，再应用激光在其表面加工点阵结构，最终得到功能表面。研究了激光功率和点阵中心距对钛合金表面质量和表面功能的影响规律。试验结果表明：钛合金表面粗糙度随激光功率增大而增大，随点阵中心距增大而减小，表面硬度随激光功率增大而减小，随点阵中心距减小而增大。在一定参数下，表面分别获得了优秀的减摩擦功能和疏水功能，最低的摩擦系数为0.17，较

4、基体降低超过40%；最高的接触角达到152°，实现了超疏水功能。关键词：摩擦磨损；激光-电火花复合加工；表面质量；功能表面IABSTRACTInthispaper,titanium-alloysurfacelaser-electricsparkcompositemanufacturingtechnologyisusedtorealizetitaniumalloyfriction-reducingandwear-resistantfunctionalsurfacemanufacturing.Bystudyingtwomethodsoflaser-assistedelectricdischar

5、gewire-cuttingandlaser-electricsparkasynchronousmachining,theinfluenceofparameterssuchaspulsewidth,laserpowerandmicrostructurespacingonthesurfacequalityandsurfacefunctionoftitaniumalloywasstudied.Firstofall,laser-assistedelectricdischargewirecuttingmachiningexperimentswerecarriedout,theresearchrou

6、tewasdesigned,andexperimentalstudieswerecarriedout.TheresultsshowthatthesurfacehardnessoftitaniumalloycanbeincreasedcomparedwithtraditionalWEDM,butitiseasytoproducecracks,andthesurfaceresidualtensilestressislarge.Laser-assistedwire-cutelectricdischargemachininghasreducedsurfacecracksandshallowerde

7、pths,thesurfacehardnesshasnotchangedsignificantly,butthethicknessofthehardenedlayerhasincreasedsignificantly,thesurfaceresidualstressvaluedecreases,thesurfaceroughnessvaluedecreases,andthesurfacefrictioncoefficie