含氣率對(duì)鈦合金TC4 混氣電解加工特性的影響

秦 鵬，徐正揚(yáng)，周耀武，侯 成，朱 荻

（南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇南京210016）

含氣率對(duì)鈦合金TC4 混氣電解加工特性的影響

秦 鵬，徐正揚(yáng)，周耀武，侯 成，朱 荻

（南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇南京210016）

針對(duì)鈦合金TC4材料在不同含氣率下的混氣電解加工特性，設(shè)計(jì)了一種可調(diào)節(jié)含氣率的氣液混合裝置，利用鈦合金TC4臺(tái)階面毛坯進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究含氣率對(duì)鈦合金TC4混氣電解加工的整平能力、加工表面質(zhì)量及雜散腐蝕的影響。結(jié)果表明：相比于常規(guī)電解加工技術(shù)，混氣電解加工可顯著提高鈦合金TC4的加工整平比，大幅減少雜散腐蝕，且含氣率越大，整平比越高，雜散腐蝕程度越低；但含氣率的增大會(huì)使材料去除率下降，且混氣電解加工鈦合金TC4的表面質(zhì)量低于常規(guī)電解加工。

混氣電解加工；含氣率；鈦合金TC4；特性分析

混氣電解加工是將具有一定壓力的氣體（通常為壓縮空氣，也可為二氧化碳、氮?dú)獾龋┡c電解液按一定比例混合，使電解液中含有大量氣體而成為氣液兩相混合物，然后輸入加工區(qū)進(jìn)行電解加工的一種加工方法[1]。在氣液混合腔中，壓縮空氣經(jīng)管道噴出，與電解液強(qiáng)烈攪拌成氣液混合物后，進(jìn)入加工區(qū)進(jìn)行電解加工。

混氣電解加工自20世紀(jì)60年代發(fā)明以來，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了大量的研究[2-3]，Ayyappan等通過在NaCl電解液中混入氧氣并對(duì)20MnCr5材料進(jìn)行混氣電解加工試驗(yàn)[4]。此外，混氣加工技術(shù)在電火花加工中也有應(yīng)用[5-6]。這些研究產(chǎn)生了較高的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)也存在許多問題，如：陰極的設(shè)計(jì)制造、加工參數(shù)的匹配選擇、氣液混合裝置的設(shè)計(jì)及加工精度等。

現(xiàn)有的研究成果認(rèn)為，混氣電解加工的主要優(yōu)點(diǎn)是提高了電解加工的精度，尤其是成形精度，還簡(jiǎn)化了陰極的設(shè)計(jì)與制造，易于推廣?；鞖怆娊饧庸た商岣呒形g除能力、提高整平比、較大幅度地減小遺傳誤差，在毛坯余量偏小、允差偏大的工件加工中具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如：在模具型面、葉片型面等加工中，混氣電解加工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。目前，葉片等零件已越來越多地采用鈦合金材料，鈦合金具有重量輕、強(qiáng)度高及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[7]。鈦合金的電解加工原理和工藝規(guī)律有其特殊性，鈦是自鈍化金屬，表面易形成鈍化膜而使加工困難，且易形成點(diǎn)蝕等加工缺陷[8]。因此，研究鈦合金零件的混氣電解加工技術(shù)，以期提高加工整平比、減小遺傳誤差，對(duì)改善鈦合金材料的加工質(zhì)量具有重要意義。

然而，混氣電解加工技術(shù)的不足之處在于混氣電解加工的微觀不平度和平直度還不理想，電解液被混入壓縮空氣后，間隙電阻增加，使生產(chǎn)率降低，且氣液兩相流的均勻性和穩(wěn)定性較難控制、氣液混合系統(tǒng)制造難度較高，導(dǎo)致加工裝置較復(fù)雜[9]。為進(jìn)一步探究混氣電解加工的工藝規(guī)律，了解電解液中混入壓縮空氣的量對(duì)鈦合金TC4材料電解加工特性的影響，本文采用鈦合金TC4毛坯，在傳統(tǒng)電解加工設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了含氣率可調(diào)的混氣實(shí)驗(yàn)設(shè)備與氣液混合裝置進(jìn)行混氣電解加工實(shí)驗(yàn)，探究在一定濃度的NaCl電解液中混入不同比例的壓縮空氣時(shí)，含氣率的變化對(duì)鈦合金TC4毛坯的整平性能、加工表面質(zhì)量及雜散腐蝕程度等的影響，以期深入了解鈦合金TC4的混氣電解加工特性，為生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用混氣電解加工技術(shù)時(shí)的混氣參數(shù)選擇提供一定的幫助。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及條件

1.1 混氣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

與常規(guī)的電解加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相比[10]，混氣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還需具有壓縮空氣的產(chǎn)生與輸送裝置，保證氣體與電解液均勻混合后進(jìn)入加工區(qū)。如圖1所示，壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生并經(jīng)儲(chǔ)氣罐穩(wěn)壓、分水過濾器干燥后，以減壓閥的設(shè)定壓力值輸出。在進(jìn)入氣液混合裝置前，可通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)氣體流量，壓力表和流量計(jì)可實(shí)時(shí)獲得氣體的壓力與流量值。電解液回路與常規(guī)電解加工系統(tǒng)類似，電解液的壓力與流量值同樣能實(shí)時(shí)讀取。

壓縮空氣和高速流動(dòng)的電解液經(jīng)氣液混合裝置的混合，形成氣液兩相流被送入實(shí)驗(yàn)夾具的矩形流道中。為了使氣液兩相混合物能被均勻地送入加工區(qū)，本文設(shè)計(jì)了如圖2所示的氣液混合裝置。主要由液相管路接口、氣體貯存腔、固定支座及多個(gè)氣液管路、管道接頭組成，氣液混合矩形流道由一對(duì)氣體貯存腔之間的間隙形成?；谖那鹄镌恚瑢庖夯旌狭鞯涝O(shè)計(jì)為“漸縮-漸擴(kuò)”狀的變截面結(jié)構(gòu)，在漸擴(kuò)的流道表面設(shè)計(jì)均布的小孔，供氣體流入混合流道。

圖1 混氣電解加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

圖2 氣液混合裝置示意圖

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，高速流動(dòng)的電解液從液相入口進(jìn)入，氣體均分為二路，分別從氣體貯存腔上的進(jìn)氣口進(jìn)入裝置，并通過均布?xì)饪鬃⑷腚娊庖褐校箽怏w和液體在氣液混合流道中充分混合，形成氣液兩相流。該裝置可直接安裝于電解加工夾具體的進(jìn)液口端，電解液經(jīng)該裝置與壓縮空氣充分混合后直接被送入電解加工區(qū)（圖3）。

圖3 氣液混合裝置與夾具體的裝配關(guān)系圖

為了觀察氣液兩相流在加工間隙處的流型，本文通過圖4a所示的加工間隙來觀察氣液兩相流的流動(dòng)形態(tài)。其中，陰極表面為平面，陽極表面為曲面，間隙最小處為2.0 mm，最大處為6.0 mm。加工區(qū)由玻璃封裝，用高速攝像設(shè)備拍攝氣液兩相流在該加工區(qū)的流型。選取圖4a所示的下半段漸變流道拍攝了某一時(shí)刻的氣液混合情況（圖4b），拍攝幀率為20 000幀/秒?？梢?，氣泡較少的區(qū)域顏色偏暗，氣泡較多的區(qū)域?qū)饩€的反射強(qiáng)烈，顏色偏亮，且氣泡含量越大，亮度越高。此外，在間隙較大的區(qū)域，氣體以氣泡的形式密集地分布在電解液中，氣泡主要堆積在間隙較大的區(qū)域，且在流道逐漸縮小的區(qū)域，部分氣泡有回流的運(yùn)動(dòng)特征；而在間隙較小的區(qū)域，視場(chǎng)明顯偏暗，氣泡體積小、含量低。圖4c是不混氣時(shí)加工間隙區(qū)的流場(chǎng)，經(jīng)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，整個(gè)區(qū)域視場(chǎng)都是暗的。通過高速攝像的觀測(cè)不難發(fā)現(xiàn)，氣液兩相流的流型在整個(gè)加工間隙區(qū)內(nèi)是泡狀流，氣液混合總體是均勻的。在加工間隙區(qū)域，氣液兩相流中氣泡含量的分布和氣泡直徑大小都與間隙大小有關(guān)，間隙大處的氣泡含量和氣泡直徑均大于間隙小處。這種分布特性對(duì)混氣電解加工特性具有重要影響。

圖4 高速攝像設(shè)備拍攝的氣液兩相流在加工間隙內(nèi)的流型

本實(shí)驗(yàn)中，陰極為邊長30 mm的正方形平面不銹鋼電極，工件陽極采用臺(tái)階形狀的鈦合金TC4毛坯，其邊長也為30 mm，高、低面的高度差為1 mm，高低面間采用圓角過渡連接。在平面陰極的加工過程中，高、低面間的高度差會(huì)逐漸減小。陰、陽極的相對(duì)位置及電解液流向見圖5。

圖5 陰陽極相對(duì)位置與電解液流向示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

混氣電解加工除了包括常規(guī)電解加工的所有參數(shù)之外，最大的區(qū)別在于“含氣率”這一特有的參數(shù)。含氣率β是指單位時(shí)間內(nèi)流過每一通流截面的兩相流體總體積中的氣相介質(zhì)所占體積的比例，即：

式中：Qg為流過某一通流截面的氣相體積流量；Ql為液相體積流量；Q為氣液兩相總體積流量。

含氣率是混氣電解加工中的一個(gè)重要參數(shù)。氣液兩相流理論近似認(rèn)為液體不可壓縮，而氣體是可壓縮的，故實(shí)際的含氣率將隨壓力大小而變化。在進(jìn)行混氣電解加工時(shí)，氣體經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入氣液混合腔，在到達(dá)加工間隙的過程中，壓力逐步下降和通道截面突變都是存在的，所以在具體加工中，應(yīng)保持氣體流量、液體流量和含氣率相對(duì)穩(wěn)定，才能控制精度。

本實(shí)驗(yàn)中的含氣率統(tǒng)一由氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)的讀數(shù)值計(jì)算得出。為研究含氣率對(duì)鈦合金電解加工的影響，實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)進(jìn)入氣液混合裝置的電解液流量Ql和氣體流量Qg，并設(shè)置含氣率從0增大至0.8，其余加工參數(shù)采用常規(guī)的鈦合金TC4電解加工參數(shù)（表1）。為便于比較、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，每次實(shí)驗(yàn)的陰、陽極間的初始間隙、陰極進(jìn)給量和進(jìn)給速度均為定值，通過多組對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析探究混氣電解加工的含氣率變化對(duì)鈦合金TC4臺(tái)階面加工特性的影響。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 含氣率對(duì)整平能力的影響

由于電解加工存在遺傳誤差，所以如何以最少的余量在最短時(shí)間達(dá)到平衡狀態(tài)，從而以最快的速度消除遺傳誤差、提高陽極溶解的集中蝕除能力，是一個(gè)值得研究的問題。以本實(shí)驗(yàn)的臺(tái)階面毛坯為例，當(dāng)用平面陰極進(jìn)行電解加工時(shí)，臺(tái)階面的高度差將會(huì)不斷減小，直至整平。加工過程見圖6。其中，平面陰極的進(jìn)給距離l=1.0 mm；陰極進(jìn)給速度νc= 0.6 mm/min；初始加工間隙△0=0.3 mm；臺(tái)階初始高度差δ0=1.0 mm；△b為加工最終間隙；δb為加工結(jié)束高度差；h為毛坯溶解深度。

表1 鈦合金TC4混氣電解加工參數(shù)表

圖6 毛坯臺(tái)階面加工過程示意圖

按上述方案以圖5所示的鈦合金TC4毛坯和表1所示的參數(shù)條件進(jìn)行混氣電解加工實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)壓縮空氣和電解液流量得到一組遞增的含氣率β值。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)加工后的毛坯尺寸進(jìn)行測(cè)量，通過數(shù)據(jù)處理得到一組含氣率與臺(tái)階型面毛坯加工結(jié)束高度差δb、溶解深度h的關(guān)系（表2）。

由圖6可知，通過溶解深度h可計(jì)算得到加工最終間隙△b，即：

由此可繪制出含氣率β與加工結(jié)束高度差δb、溶解深度h、加工最終間隙Δb的關(guān)系曲線（圖7）。由表2和圖7可發(fā)現(xiàn)：當(dāng)含氣率β＜0.55時(shí)，隨著電解液含氣率的增大，溶解深度與加工結(jié)束高度差緩慢減??；當(dāng)含氣率β＞0.55時(shí)，溶解深度顯著減小，加工結(jié)束高度差反而略有增大。這可能是因?yàn)樵陔娊庖褐谢烊霘怏w時(shí)，電解液的電導(dǎo)率隨之降低，進(jìn)而使加工結(jié)束高度差與溶解深度減小。當(dāng)含氣率超過某一數(shù)值時(shí)，材料去除率隨著含氣率的增大而顯著降低，導(dǎo)致溶解深度顯著減小，進(jìn)而使加工結(jié)束高度差略有增大。此外，隨著含氣率的增大，加工間隙△b也在相應(yīng)減小，說明在電解液中混入氣體可實(shí)現(xiàn)小間隙加工，而均勻、穩(wěn)定的小間隙加工狀態(tài)極有利于提高復(fù)制精度和重復(fù)精度。

表2 含氣率與加工結(jié)束高度差、溶解深度的關(guān)系

圖7 含氣率與加工結(jié)束高度差、溶解深度、加工最終間隙的關(guān)系曲線圖

圖8是常規(guī)電解加工（即含氣率β=0）與含氣率β=0.762時(shí)加工的毛坯表面。通過觀察可發(fā)現(xiàn)，常規(guī)電解加工的毛坯加工結(jié)束高度差較大，混氣電解加工的毛坯表面高度差顯著減小，加工表面更平整。

圖8 常規(guī)、混氣電解加工的臺(tái)階面毛坯表面

為了衡量混氣電解加工過程中陽極溶解的集中蝕除能力和成形過程的整平能力，采用“整平比”Ψ作為度量標(biāo)準(zhǔn)，其表達(dá)式為：

由于δ0為定值，所以整平比越大，意味著每蝕除單位的溶解深度h、加工結(jié)束時(shí)毛坯的高度差δb越小，整平能力越強(qiáng)。

通過計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)的整平比，可得到不同含氣率與整平比的關(guān)系（圖9）。可看出，含氣率與整平比有著顯著的正相關(guān)性。在本實(shí)驗(yàn)條件下，常規(guī)電解加工時(shí)的整平比為0.65；當(dāng)含氣率低于0.55時(shí)，整平比隨著含氣率的增加而顯著增大；當(dāng)含氣率大于0.55時(shí)，隨著含氣率的增加，整平比也在增大，但增幅明顯減小，整平比最大趨近于0.9。該實(shí)驗(yàn)規(guī)律表明，在電解液中混入氣體，可顯著提升鈦合金TC4臺(tái)階面的整平能力，且隨著含氣率的增加，整平比逐漸增大。當(dāng)含氣率大于0.55時(shí)，由于材料去除率隨著含氣率的增加顯著降低，整平比的提升趨于平緩。相比于常規(guī)電解加工，混氣電解加工的整平比提升了35%左右。

圖9 含氣率與整平比關(guān)系曲線圖

研究認(rèn)為，混氣電解加工能提高整平能力的原因主要有二個(gè)方面：一方面，混入氣體后，電解液的電導(dǎo)率分布隨間隙的變化很敏感，通過高速攝像觀察可知，間隙大處的氣體含量和氣泡直徑均比間隙小處大，這使得電導(dǎo)率分布呈現(xiàn)出“間隙大處電導(dǎo)率低、間隙小處電導(dǎo)率高”的特點(diǎn)，這有利于在工件毛坯余量不均勻時(shí)起到較好的整平作用；另一方面，混入氣體后，電解液的電導(dǎo)率減小，進(jìn)而使平衡間隙變小，且隨著氣液混合比的增加，平衡間隙進(jìn)一步減小，較小的平衡間隙有利于提高復(fù)制精度和重復(fù)精度，也有利于工件表面的整平。

2.2 含氣率對(duì)加工表面質(zhì)量的影響

本文通過測(cè)量各臺(tái)階面的平面度來表征毛坯的加工表面質(zhì)量。利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)每次實(shí)驗(yàn)后的毛坯高、低臺(tái)階面的平面度，得到不同含氣率下的鈦合金TC4加工表面的平面度值（表3）。可見，在本實(shí)驗(yàn)條件下，混氣電解加工的平面度大于常規(guī)電解加工的平面度；當(dāng)混入少量氣體時(shí)，加工表面的平面度值明顯增大，表面質(zhì)量大幅下降；隨著含氣率的增大，平面度值緩慢減小，說明隨著混入氣體量的增多，加工表面質(zhì)量逐漸變好，但仍比常規(guī)加工時(shí)差。此外，在相同的含氣率下，高面的平面度值比低面稍小一些。

表3 含氣率與加工表面平面度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在電解液中混入壓縮空氣會(huì)使鈦合金TC4電解加工表面的平面度變差。當(dāng)含氣率大于0.55時(shí)，平面度較含氣率小于0.55時(shí)有較顯著的減小，說明含氣率較大時(shí)，氣液兩相流在加工區(qū)的均勻性與穩(wěn)定性比含氣率較低時(shí)有顯著提高，從而增強(qiáng)了加工穩(wěn)定性，提升了平面度。

本實(shí)驗(yàn)中，氣液混合存在不穩(wěn)定的主要原因在于氣源輸出壓力的脈動(dòng)。在實(shí)際加工中發(fā)現(xiàn)，壓縮空氣的輸出壓力隨著空壓機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)加工過程的氣體輸出壓力和流量呈現(xiàn)周期性波動(dòng)，所以當(dāng)氣體混入電解液時(shí)氣液混合是不穩(wěn)定的。同時(shí)，當(dāng)所需含氣率較?。é拢?.5）時(shí)，需減小氣體流量，這會(huì)使氣體的輸出壓力隨之減小，導(dǎo)致氣源壓力脈動(dòng)對(duì)氣液混合均勻性的影響更明顯，因而表面質(zhì)量明顯變差。

相比于常規(guī)電解加工，混氣電解加工表面的平面度不太理想，但高低面之間的高度差較小。這也進(jìn)一步表明混氣電解加工的整平能力強(qiáng)，但由于氣液兩相流的均勻性與穩(wěn)定性不易控制，故表面質(zhì)量相對(duì)較差。

2.3 含氣率對(duì)雜散腐蝕的影響

雜散腐蝕是鈦合金電解加工的常見現(xiàn)象，它會(huì)導(dǎo)致電解加工棱角銳度較差，以及非加工面存在電化學(xué)腐蝕等問題。通過觀察本實(shí)驗(yàn)中的毛坯邊緣雜散腐蝕程度可發(fā)現(xiàn)，由于含氣率的差異，毛坯的邊緣因電解加工形成的圓角半徑差異明顯，四周豎直面上也呈現(xiàn)不同程度的點(diǎn)蝕，且流場(chǎng)出口處的毛坯邊緣雜散腐蝕面積有明顯區(qū)別（圖10）。

圖10 不同含氣率下的毛坯流場(chǎng)出口處雜散腐蝕情況

為了研究含氣率對(duì)電解加工雜散腐蝕的影響，本文以流場(chǎng)出口處的毛坯雜散腐蝕情況為對(duì)象，從該處棱邊的圓角半徑和豎直面上的雜散腐蝕面積二個(gè)方面來衡量雜散腐蝕程度。一般來說，棱邊的圓角半徑和豎直面上的雜散腐蝕面積越大，雜散腐蝕程度越嚴(yán)重。

為了精確測(cè)量流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊圓角半徑，采用DVM-500三維視頻顯微鏡拍攝該處的三維形貌，從而獲得棱邊圓角半徑R的精確值。部分毛坯的三維形貌和圓角半徑值見圖11。測(cè)量結(jié)果顯示，當(dāng)含氣率為0時(shí)，流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊圓角半徑最大，達(dá)到285.857 μm；隨著含氣率的增大，該圓角半徑迅速減小，當(dāng)含氣率為0.504時(shí)，圓角半徑顯著減小至8.220 μm；此后，隨著含氣率的繼續(xù)增大，圓角半徑穩(wěn)定在8 μm左右。

圖11 流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊圓角半徑和三維形貌圖

為了精確測(cè)量流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊豎直面（即圖10所示平面）上的雜散腐蝕面積，選取每個(gè)毛坯在該平面上的相同區(qū)域，采用上述三維視頻顯微鏡拍攝該區(qū)域的顯微形貌，再利用圖像處理軟件計(jì)算雜散腐蝕區(qū)域的面積占所選視場(chǎng)面積的百分比，以此數(shù)值來衡量雜散腐蝕的程度。部分毛坯在流場(chǎng)出口處的棱邊豎直面上的雜散腐蝕面積占測(cè)量面積的百分比見圖12。

測(cè)量結(jié)果顯示，當(dāng)含氣率為0時(shí)，流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊豎直面上的雜散腐蝕面積占比最大，達(dá)到19.38%；隨著含氣率的增大，該值迅速減小，當(dāng)含氣率為0.504時(shí)，雜散腐蝕面積占比顯著減小至3.18%；此后，隨著含氣率的繼續(xù)增大，雜散腐蝕面積占比穩(wěn)定在3%左右。

上述對(duì)流場(chǎng)出口處的毛坯棱邊圓角半徑和毛坯棱邊豎直面上雜散腐蝕的分析說明，混氣電解加工能顯著降低電解加工流場(chǎng)出口的雜散腐蝕程度，對(duì)于減小雜散腐蝕具有積極的影響。同時(shí)，當(dāng)含氣率達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，雜散腐蝕就會(huì)減少到某一較低的程度，并能保持穩(wěn)定。這可能是由于電解加工流場(chǎng)出口處的氣體大量堆積，使氣體含量較高，起到了縮小此處切斷間隙的作用，使電解液的非線性增強(qiáng)所致。

3 結(jié)論

（1）與常規(guī)電解加工（即含氣率為0）相比，混氣電解加工鈦合金TC4的整平比大幅提高35%，雜散腐蝕程度顯著降低，但受限于混氣電解液的電導(dǎo)率偏小、氣液兩相流的均勻性和穩(wěn)定性不易控制等問題，鈦合金TC4的材料去除率偏低，且加工表面質(zhì)量不高。

圖12 流場(chǎng)出口處的棱邊豎直面上的雜散腐蝕占比

（2）在本實(shí)驗(yàn)條件下，含氣率在0.55左右是混氣電解加工鈦合金TC4較好的參數(shù)。這是由于含氣率小于0.55時(shí)，鈦合金TC4的整平比較低，且加工表面質(zhì)量較差；而含氣率大于0.55時(shí)，鈦合金TC4的材料去除率大幅降低，對(duì)加工效率有較大影響。因此，過低或過高的含氣率均不利于加工的順利進(jìn)行，在具體實(shí)踐中應(yīng)選用合適的含氣率參數(shù)。

（3）混氣電解加工技術(shù)可大幅降低電解加工雜散腐蝕的程度，對(duì)于改善常規(guī)電解加工中普遍存在的雜散腐蝕問題具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

[1] 彭婧，賈明浩，孟軍.混氣電解加工探討[J].機(jī)械制造技術(shù)，2010，37（5）：59-63.

[2] 國營昆侖機(jī)械廠.混氣電解加工試驗(yàn)總結(jié)[J].電加工與模具，1974（5）：38-47.

[3] 陳濟(jì)輪.混氣-定間隙間歇進(jìn)給電解加工技術(shù)研究[J].電加工與模具，2010（3）：54-58.

[4] AYYAPPAN S，SIVAKUMAR K. Experimental investigation on the performance improvement of electrochemical machining process using oxygen-enriched electrolyte[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2014，75（1）：479-487.

[5] 李立青，趙萬生，孟慶國，等.關(guān)于介質(zhì)混氣電火花加工機(jī)理的分析[J].電加工與模具，2001（5）：14-15.

[6] LI Liqing，GUO Yongfeng，BAI Jicheng，et al. Comparative experimental study of machining characteristics of air-mixed EDM and conventional EDM [J].Journal of Harbin Institute of Technology，2007，14（2）：170-173.

[7] 田霖，傅玉燦，楊路，等.鈦合金Ti6Al4V高速磨削試驗(yàn)研究[J].中國機(jī)械工程，2014，25（22）：3056-3060.

[8] 張美麗，朱荻，徐正揚(yáng).鈦合金TC4電解加工表面質(zhì)量的試驗(yàn)研究[J].電加工與模具，2007（1）：27-30.

[9] 徐家文，云乃彰，王建業(yè)，等.電化學(xué)加工技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[10]劉玉杰，趙建社，干為民，等.輕量化階梯孔結(jié)構(gòu)電解加工試驗(yàn)研究 [J].中國機(jī)械工程，2015，26（11）：1429-1433.

Influence of Air Concentration Proportion on Gas-mixed Electrochemical Machining of Titanium Alloy TC4

QIN Peng，XU Zhengyang，ZHOU Yaowu，HOU Cheng，ZHU Di
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）

With regard to gas-mixed electrochemical machining characteristic of titanium alloy TC4 material under different air concentration proportion，a kind of gas-liquid mixture device with the function of adjusting air concentration proportion was designed to conduct comparative experiment using stepped workpiece of titanium alloy TC4.Meanwhile，the influences on the levelling ability，surface quality and stray corrosion of this material were explored when air concentration proportion was changing.Experimental results show that the levelling ability is strongly enhanced and stray corrosion is significantly reduced with the improvement of air concentration proportion in gas-mixed electrochemical machining compared with conventional one，although the material remove rate and surface quality are both declined.

gas-mixed electrochemical machining；air concentration proportion；titanium alloy TC4；characteristic analysis

TG662

A

1009－279X（2017）02－0033-07

2016-11-16

國防基礎(chǔ)科研計(jì)劃資助項(xiàng)目；江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（BE2015160）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（NE2014104）；江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目（KYLX15_0289）

秦鵬，男，1992年生，碩士研究生。