利用纳米石墨烯介质的粉末混合电火花加工（EDM）技术对碳纤维增强塑料（CFRP）的加工性能与优化研究

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Processing Performance and Optimization of CFRP by Powder-Mixed EDM Using Nano-Graphene Medium

碳纤维增强聚合物加工中采用纳米石墨烯增强纯水介质实现粉末混合电火花加工，通过正交实验和灰色关联分析确定最优参数组合，使材料去除率提升22.3%且热影响区缩小25%。

　　

摘要

碳纤维增强聚合物（CFRP）因其优异的性能而被广泛应用，但其各向异性给传统加工带来了显著挑战。粉末混合电火花加工（PM-EDM）作为电火花加工（EDM）的一种变体，通过将纳米级导电粉末引入介质中显著改善了放电特性。在本研究中，将纳米级石墨烯加入去离子水中作为PM-EDM的介质，并对CFRP进行了开孔加工实验。与纯水相比，材料去除率（MRR）提高了22.3%，而热影响区（HAZ）减少了25%。通过单因素实验和L16(4^4)正交设计，系统地研究了石墨烯浓度、峰值电流等参数对MRR、电极磨损率（EWR）和HAZ的影响。基于信噪比（SNR）分析进行单目标优化后，进一步采用灰关联分析（GRA）实现了多目标优化，得出了最佳参数组合：峰值电流1 A、脉冲宽度50 μs、脉冲间隔60 μs和间隙电压30 V。