SiC粉末对AISID2模具钢电火花加工及疲劳寿命影响研究

"这篇研究论文探讨了SiC混粉电火花加工（PMEDM）对AISI D2模具钢表面白层厚度、热流密度以及疲劳寿命的影响。通过使用铜电极和石墨电极，配合不同SiC粉末浓度，分析了工艺参数的变化对加工效果的显著影响。研究发现，添加SiC粉末可以显著降低白层厚度，增加总热流密度，并对疲劳寿命产生积极影响。" 文章详细内容: 在电火花加工（EDM）领域，SiC混粉加工是一种提升工艺效率和表面质量的方法。通过在电介质中混合SiC微粉，可以增强放电稳定性，从而提高材料去除率和表面粗糙度。在本研究中，作者对比了单独使用煤油作为电介质与使用SiC混粉的加工效果，特别是在AISI D2模具钢上。 实验设计采用了响应面法（RSM），分两组进行，一组是常规煤油电火花加工，另一组是PMEDM。通过ANSYS 15.0软件进行有限元分析（FEM），模拟并计算了电火花加工过程中的总热流密度和工件的疲劳寿命。结果显示，石墨电极产生的总热通量较铜电极高出82.4%，而当使用SiC粉末与石墨电极时，总热通量进一步提高至91.5%。 白层厚度（WLT）是衡量电火花加工表面质量的重要指标。研究发现，无论是在大电流还是小电流条件下，使用铜电极和SiC粉末都能显著减少WLT，最低达到5.0μm和5.57μm，相较于仅使用煤油和相同电极，WLT分别减少了134%和110%。这表明，SiC粉末有助于改善加工表面的完整性。 此外，疲劳寿命也是评价模具钢性能的关键因素。在实验中，铜电极在PMEDM下的疲劳安全系数相对于仅使用煤油和铜电极的情况提升了7.30%，而与石墨电极相比，这一提升更是达到了14.61%。SiC粉末的加入使得疲劳寿命得到显著提高，这可能归因于白层厚度的减小和表面质量的改善。 SiC混粉电火花加工对AISI D2模具钢的表面处理有显著的优化效果，它能减少有害的白层厚度，提高总热流密度，进而改善工件的疲劳寿命。这对于模具制造行业，尤其是对于高要求的模具钢应用，具有重要的实践意义。通过优化工艺参数，结合SiC粉末的使用，可以实现更高效、高质量的电火花加工。