电化学光整加工极间间隙的介观几何结构多场耦合基础研究

针对电化学光整加工过程中工件的加工质量稳定性较差的问题,为提高工件的加工质量,主要以工件的表面微观几何形貌为研究对象,通过COMSOL Multiphysics仿真软件,建立了多物理场仿真模型。分别研究工件在不同加工状态下,工件的表面介观形貌变化、电流场和流场的分布特性和规律,并对加工机理的影响进行了分析。然后借助两相流-水平集法,建立气液两相流模型,分析了气泡的形成和变化过程对流场速度分布的影响。结果表明:电流的分布与工件的表面介观几何结构具有相关性,其分布的特点可提高工件的加工质量;阳极表面尖峰附近的空腔形成的漩涡有利于改善流场的缺液现象,同时在一定程度上对钝化膜进行了水力加工;气泡的变化会影响周围电解液的流速分布,造成流场速度不均。通过研究多物理场对电化学光整加工的影响机理,分析各个场的基本特性进而提高光整加工过程中工件的加工质量稳定性。

脉冲电化学光整加工实验研究

用中性电解液进行脉冲电化学表面光整加工可获得良好的表面质量.着重研究了加工的电流密度及电解液浓度对加工表面质量的影响规律,找出了最佳电解液浓度及电流密度.研究表明,脉冲电化学光整加工技术有望在很多关键零件表面光整加工中发挥重要作用.

脉冲电化学光整加工表面微观形貌的研究

介绍了一种具有良好加工效果的中性电解液脉冲电化学光整加工方法 ,探讨了其原理 ,进行了实验 ,并在实验基础上对光整加工前后的表面轮廓高度特征、形状特征、表面波度、表面光谱反射比以及表面微观形貌进行了对比分析。

磁场电化学光整加工研究

建立了磁场电化学光整加工中离子运动轨迹方程，通过实验分析了磁场对光整加工的作用及整平机制． 研究结果表明： １）磁场活跃了离子运动轨迹，改变了离子到达试件表面的方式，从而改善了表面粗糙度； ２）磁场的搅拌作用，加强了液相对流、离子的扩散和迁移，改变了电化学反应，使极间电流强度增大，加工效率提高； ３）磁场、电场和电极间隙存在最佳匹配关系．

钛合金(TC4)化学光整的工艺研究

采用NH4HF2-HNO3光整液对钛合金(TC4)进行化学光整研究,利用台阶仪测得粗糙度值或测定样品反射率来确定表面质量,分析了化学液组成、光整温度、光整时间和添加剂选择及用量对光整质量的影响,获得了较合理的工艺参数:NH4HF2(16%)5mL、H2O2(40%)11mL、C6H12N4(16%)2mL、HNO3(65%～80%)11mL、添加剂1mL,光整时间为2.5min,光整温度为20℃。通过极化实验和PBS浸泡实验验证钛合金光整前后的耐蚀性能,结果表明在提高钛合金表面质量的同时也增强了其抗腐蚀性能,采用此工艺可对结构复杂的医用钛合金表面进行光整加工。

脉冲电化学光整加工技术的应用研究

用中性电解液进行脉冲电化学光整加工可获得良好的表面质量,探讨了加工原理和优点,并通过传统光整加工难以加工的应用案例如光亮刻字、深小孔、型面和齿轮齿面等来证明加工效果。结果表明,脉冲电化学光整加工能在数秒钟将表面粗糙度Ra0.4-1.6μm减小到Ra0·02-0.1μm。由此可见,该技术将会在现代制造业中发挥更大的作用。

基于展成式电化学光整加工平面形状精度的研究

通过机械加工与电化学光整加工工艺方法的对比,分析展成式电化学光整加工平面实验所涉及的问题,及其获得较高形状精度的影响条件,并基于X8130铣床建立实验平台,实验中对影响平面形状精度的主要工艺参数进行分析。实验结果表明:在常规实验条件下,利用所设计的实验装置使加工前致密性不好、有明显加工痕迹、微观形貌是尖峰状的阳极工件变为致密性好、无加工痕迹、微观形貌是圆弧状的工件,并显著提高工件的平面度公差等级,使其加工精度由IT8提高至IT4。

脉冲电化学光整加工在模具镜面抛光中的应用

综述了脉冲电化学在金属材料光整加工领域中的研究情况,介绍了脉冲电化学的加工优势,分析了脉冲电化学光整加工的工作机理、加工工艺、实验研究以及应用状况,指出了脉冲电化学及其复合加工工艺在实现模具镜面抛光应用中的可行性和现实性。

基于电容模型的脉冲电解、电化学光整、蚀刻加工机理分析

用一个动态变化的电容模型来描述电化学加工过程,从一个全新的角度———电容,来解释电化学加工的机理。利用电极体系的等效阻抗的变化来解释脉冲电解中线性电解液非线性化的现象;通过界面双电层电容值的变化来解释脉冲电化学光整加工提高精度的根本原因;在脉冲电化学蚀刻中由于保护膜产生的类似电解电容效应,使该处的电容值显著变化,从而解决了在纯化学蚀刻中出现的侧向腐蚀问题。

电化学光整加工中表面毛化的应用

基于对电化学光整加工之后表面微观几何形貌变化的分析,认为“高原”型表面微观几何形貌的存在对电化学光整加工的整平能力及其效果的提高有一定的影响,提出将表面毛化技术应用于电化学光整加工的设想,并实验验证了适度的表面毛化对光整加工是有利的;同时将此方法应用于无缝碳钢钢管内孔的表面光整加工中,在表面粗糙度Ra达0.2μm以下的同时,生产效率也得到提高。

展成式电化学光整加工提高回转体工件精度的实验研究

通过对展成式电化学光整加工特点及其涉及的流场问题的研究,分析了回转体工件在展成式电化学光整加工过程中获得较高加工精度的影响因素,并基于C620车床建立实验平台,对影响回转体工件精度特性的主要工艺参数进行相应的实验研究。实验结果表明:在常规实验条件下,利用所设计的实验平台和工作流场,可使机械加工后的回转体工件尖峰状的表面微观轮廓变成圆弧状,并显著提高被加工工件圆柱度的公差等级,使其加工精度由IT6提高至IT2。

工件材料对脉冲电化学光整加工表面质量的影响

用中性电解液进行脉冲电化学表面光整加工可获得良好的表面质量。电流密度、电解液浓度、阴阳极间隙、电解液流速、工件材料、加工时间等工艺参量对加工表面质量都有很大的影响。本文研究了不锈钢、碳素结构钢和碳素工具钢等工件材料在不同电流密度下的加工表面质量,分析了不同材料成分对加工表面质量的影响,找出了最佳加工工艺参量。

脉冲电化学光整加工表面质量的神经网络模型研究

利用神经网络方法研究了脉冲电化学光整加工表面质量与各主要工艺参量之间的复杂非线性关系,建立了二者之间的神经网络预测模型,预测结果与实验结果较为吻合。研究结果表明,神经网络计算用来预测脉冲电化学光整加工的工艺性能是可行的。

脉冲电化学光整加工电源设计与研究

阐述了脉冲电化学光整加工原理。采用脉宽调制 (PWM )技术发生脉冲信号 ,设计了控制电路和IGBT驱动保护电路 ,研制了专用脉冲电源。应用此电源进行工艺实验 ,证明了实验数据和理论分析的一致性。

高频窄脉冲电化学光整加工工艺特性研究

阐述了高频窄脉冲电化学光整加工原理;比较了其与脉冲电化学加工的区别与联系;通过实验,研究及分析了电流密度、加工间隙、工件材料、加工时间及脉冲参数等因素对加工后表面质量的影响。实验结果表明:在合适的工艺参数情况下,高频窄脉冲电化学光整工艺可大幅度提高加工效率,获得镜面级的表面质量,并能降低加工成本。

人工心脏瓣环(Ti6Al4V)表面化学光整的研究

为减少人工心脏瓣环形成血栓的危险和增加瓣环与瓣叶之间转动的灵活性,要求瓣环具有良好的表面质量。对瓣环表面的化学光整进行了研究,采用正交试验优选出初次光整的最佳化学液组合:NH_4HF_2(65%～80%) 5ml、H_2O_2(40%)14ml、HCONH_2(16%)2ml、HNO_3(16%)11ml、添加剂1ml,分析了光整工艺中影响表面质量的化学液成分、光整温度、光整时间等诸多因素,通过改变工艺参数和条件,得到了质量良好的光整表面(R_a=0.22μm)。

脉冲电化学光整加工电源的设计

根据脉冲电化学光整加工PECM工艺需要大功率、窄脉宽、高频率电源的这一特殊要求,以绝缘栅极双极晶体管IGBT为主控元件设计了一种高频脉冲加工电源。重点介绍了其主电路以及IGBT的驱动保护电路的设计方法。实验结果表明,这种高频脉冲电源在高频、窄脉宽、大功率等方面均能满足该工艺的要求。

成型阴极脉冲电化学光整加工在轧辊上的应用

采用成型阴极对冷轧丝杠轧辊进行脉冲电化学光整加工。文章介绍了该方法的基本原理,给出了实验装置,在一定的工艺条件下,对轧辊进行了脉冲电化学光整加工。结果表明,该方法能将轧辊表面粗糙度从0.3μm减小至0.06μm。

脉冲电化学光整加工工艺参数数据库设计

利用数据库技术建立了脉冲电化学光整加工表面质量参数与各主要工艺参量之间的复杂非线性关系,总结了脉冲电化学光整加工的基本工艺规律,为实现脉冲电化学光整加工的自动化控制做好铺垫。

脉冲电化学光整加工极间间隙的研究与建模

脉冲电化学光整加工(PECF)工艺是一种新型的光整加工技术,具有加工效率高,成本低,表面质量好等优点。极间间隙是对脉冲电化学光整加工具有重要影响的工艺参数,保持极小的极间间隙加工,可以提高工件的表面光泽度以及加工的尺寸精度。通过模拟计算分析极间间隙过程,建立了最小间隙数学模型。