微流道模具掩模电解加工多场耦合数值模拟

针对医用微流道模具掩膜电解加工技术难题,应用Comsol软件建立多物理场耦合有限元模型,计算得到微流道段内流速分布。通过分析电解液入口流速对氢气气泡率、铁离子浓度和温度的影响,进而分析对电解液电导率的影响。在相同加工参数下,宽500μm、深200μm沟槽尺寸和形状的计算模拟结果与实验结果基本吻合,其深度方向最大误差为10.07μm、相对误差为5.03%,可为微流道模具掩膜电解加工的流场控制提供数值计算和实验依据。

不锈钢微流道模具的激光熔覆成形

采用JK1002型Nd：YAG激光器、同步送粉系统，在塑胶模具钢HPM75基体上，熔覆316L不锈钢粉末，直接成形微流道模具。研究送粉量对熔覆道几何尺寸的影响，研究稳定送粉状态下送粉量与激光功率组合对熔覆质量的影响。结果表明，送粉量1．5～2．5g／min，获得满足微流道模具几何尺寸要求的微细熔覆道；激光功率400W和送粉量2．0g／min组合，获得具有较好熔覆质量的微细熔覆道。采用CAD-Mastercam软件，规划特定形状微流道模具的激光扫描成形路径，采用优化的参数组合进行多层熔覆成形实验，成形出致密、硬度580HV的微细熔覆道，经后续磨、铣削及少量抛光，制作出高0．1mm，宽0．3mm的熔覆道，满足工作技术要求的微流道模具样件，制作1件模具总耗时60～75min。