高速电弧放电加工技术基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51235007
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0509.加工制造
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The challenge of efficient machining of high-temperature alloy has been a bottleneck of air turbine engine manufacturing for many decades in China. An originally invented technology so called "high speed arc discharge machining" is proposed to perform a high- efficiency and low-cost machining of the difficult-to-cut materials such as nickel based high-temperature alloys. During this machining process, the arc plasma column in between the electrode and workpiece, is broken periodically by high velocity water based working fluid which is exerted with multi-hole inner flushing. This mechanism is referred to as "Hydrodynamic Force Induced Arc Breaking". By utilizing the extremely high density energy field which is supplied by the high current arcing, the difficult-to-cut materials can be removed much more efficiently than any other processing methods. In order to disclose the sealed mechanisms, solve the scientific puzzle and discover the machining characteristics of this innovative machining method, following fundamental researches will be conducted with the help of observations, experiments and numerical analysis. 1) Observation and analysis of the formation and evolvement of arc plasma; 2) The mechanism of the polarity effect that happens during arc discharge machining; 3) Experimental investigation into the influence of the core technical factors and essential parameters on the performance of the high speed arc discharge machining; 4) Feasibility validation for the high speed arc discharge machining of typical high temperature alloy parts with complex geometry. The achievements of this project will help to lay down the foundation of this new academic area and take the advantage of early development.
高温合金等难切削材料的高效加工难题已成为长期制约我国航空发动机研制与生产的重大瓶颈。本项目提出一种源头创新的"高速电弧放电加工方法"。通过利用大电流电弧放电提供能量密度很高的特种能场,采用水基工作液介质,施加高速多孔内冲液,形成独特的流体动力断弧作用,成功地实现了高温合金等难切削材料的高效加工。本项目将针对这一新技术的未知机理、科学问题以及加工特性等开展系统深入的基础研究,以期对这一新技术获得系统、科学的认知,为形成高速电弧放电加工技术体系提供理论依据。采取观测、实验及数值模拟等方法重点研究:1)高速电弧放电加工中等离子体弧柱形成与演变过程;2)等离子弧柱对阳极高效蚀除但对阴极蚀除很少的极性效应机理;3)各核心技术要素对高速电弧放电加工工艺性能的影响规律;4)典型高温合金复杂曲面零件的加工适用性验证。所获得的研究成果将有助于我国在这一新的学术方向及其产业应用方面争取先发优势。

结项摘要

研究工作针对电弧放电加工的高效材料去除机理和利用高速电弧放电实现航空航天难切削材料的高效加工等科学问题及相关工程应用问题而开展了全面、系统的研究并取得了显著的成果。在机理方面,首先验证了流体动力断弧机制的存在及其在高速电弧放电加工中的重要作用,观测和分析电弧放电通道在流体动力断弧机制下形态变化的过程和放电加工蚀除颗粒从熔池内排出的过程,并测量和分析了出电弧放电通道的温度特征并采用双线法对放电通道温度进行了测量。推导出放电通道在击穿放电之后的扩张阶段的半径表达式,发现放电通道扩张阶段的传热时间累积效应。建立了考虑时间累积效应的热分析模型和高速电弧放电加工的“先扩张后偏移”材料蚀除模型,拟合了流体动力断弧机制下尾状放电痕的形成,并且从能量利用效率的观点解释了高速电弧放电加工能够获得较大的材料去除效率的原因。.在机理研究成果的基础上,针对航空航天典型难切削材料,特别是高温合金、钛合金和碳化硅铝基复合材料等进行了系统的电弧放电加工工艺特性研究,并研究了极性效应对加工性能的影响。加工效率较传统电火花加工提高了20-30倍,加工高温合金的效率较传统铣削加工提高1倍以上,而加工表面的热损伤与传统电火花加工接近,对后续精加工不产生不良影响。对于开敞型腔及叶盘类零件的加工需求和高速电弧放电加工的特点,提出了高速电弧放电侧铣加工工艺。针对复杂形状的闭式涡轮叶盘的高效加工需求,结合高速电弧放电加工,提出了新型的叠片电极形式,并进行了理论及实验研究,实现了闭式形状的沉入式高效BEAM加工。为解决高速电弧放电加工效率高,但加工精度有限的问题,提出了高速电弧放电加工表面质量改进的组合加工方法,使其具有高效、低成本和较好表面质量的特点。实现了多件航空航天应用背景样件的加工,为高速电弧放电加工技术迈向工业应用奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(10)
高速电弧放电加工放电过程研究
  • DOI:
    10.1038/srep16943
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    电加工与模具
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张发旺;王春亮;顾琳;赵万生
  • 通讯作者:
    赵万生
高速电弧放电加工的多孔电极制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电加工与模具
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐辉;洪汉;顾琳;赵万生
  • 通讯作者:
    赵万生
High efficiency blasting erosion arc machining of 50 vol.% SiC/Al matrix composites[
高%20效率%20喷砂%20侵蚀%20弧%20机加工%20of%2050%20vol.%%20SiC/Al%20matrix%20复合材料[
  • DOI:
    doi:10.1177/0954405417690553
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jipeng Chen;Lin Gu;Wansheng Zhao
  • 通讯作者:
    Wansheng Zhao
Study on blasting erosion arc machining of Ti-6Al-4V alloy
Ti-6Al-4V合金喷砂电弧加工研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-015-8126-7
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Chen Jipeng;Gu Lin;Xu Hui;Zhao Wansheng
  • 通讯作者:
    Zhao Wansheng
Highly anisotropic metasurface: a polarized beam splitter and hologram
高度各向异性超表面:偏振分束器和全息图
  • DOI:
    10.1038/srep06491
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Jun Zheng;Zhi-Cheng Ye;Nan-Ling Sun;Rui Zhang;Zheng-Ming Sheng
  • 通讯作者:
    Zheng-Ming Sheng

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其他文献

基于最小二乘支持向量机的在线工件厚度辨识
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    豆尚成;奚学程;赵万生
  • 通讯作者:
    赵万生
用于场致发射电推力器的微发射针制造技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段君毅;赵万生;康小明
  • 通讯作者:
    康小明
反激式微细电火花加工脉冲电源研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电加工与模具
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    官乐乐;蒋毅;覃德凡;赵万生
  • 通讯作者:
    赵万生
基于力信号反馈控制的电化学放电线切割加工实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    制造业自动化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石子灿;蒋毅;平雪良;赵万生
  • 通讯作者:
    赵万生
镍基高温合金多孔质电极电火花加工实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电加工与模具
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋毅;平雪良;赵万生;李其
  • 通讯作者:
    李其

其他文献

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电火花加工放电通道等离子体特性研究
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    50575136
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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