微细槽的电化学铣削加工

为了研究不锈钢微细槽的电化学铣削加工技术,使用微细的、旋转的圆柱电极作为电化学加工的阴极,采用脉冲电压电化学加工技术用类似铣削加工的方法加工微细槽.研究了脉冲宽度对电极和微细槽侧面加工间隙的影响,并对微细槽铣削加工过程中的电场和流场进行了分析.在相同的电压幅值和平均电压条件下,脉冲宽度越大,侧面加工间隙越大.电场和流场分析表明,微细槽的侧面加工间隙和侧面倾斜度随着脉冲宽度的减小以及进给速度的增加而减小.当脉冲宽度小于工件表面双电层充电时间常数时,采用钝化电解液能够减小电化学杂散腐蚀和微细槽的侧面倾斜度.当脉冲宽度为0.4μs、进给速度为24μm/min时,微细槽的侧面倾斜度很小,侧面加工间隙达到10μm.实验结果表明,采用超短脉冲电化学铣削加工方法和合适的电解液,能够提高微细槽的加工精度.

微细槽道散热器性能实验和数值研究

设计了针对电子芯片50 W/cm2散热需求的微细槽道散热器.研究中,采用水为换热介质,对其冷却换热性能进行了实验和数值研究.通过对散热器表面温度、冷却介质水的进出口温差、流量和压降等参数的测量和数值计算,系统分析了换热量、热流密度等散热器性能参数.实验和模拟结果表明:在雷诺数小于50、模拟热源表面温度低于85℃的情况下,该微细槽道散热器可以达到56W/cm2的热流密度,且压降不超过400 Pa;小雷诺数条件下,微细槽道散热器的摩擦系数随着雷诺数的增大而减小,散热量随着模拟热源表面的温度的升高或流量的增加而增加.微细槽道散热器的换热性能随着雷诺数的增大而提高,并且随着加热功率的增大,提高的幅度也增大.

带扰流微细槽道冷却系统的实验研究

针对高热流密度器件的散热问题,设计了有扰流微细槽道散热器。采用去离子水为工作介质,对其内流动和换热特性进行实验研究,结果表明:流体流过槽道时单位长度压降与雷诺数成正比,扰流对槽道内压降特性影响较小;存在最佳的雷诺数使有无扰流情况下槽道内换热努谢尔特数差别最大,并拟合了不同情况下努谢尔特数和雷诺数的关系式;采用进口段无量纲加热长度分析发现,扰流导致流体的热进口段长度增加;分析压降和进口热阻特性可以发现,在槽道长度一定时存在最佳流速使带扰流的微槽道的性能最佳。

EHD强化微细槽道相变传热及混沌特性

为研究电水动力学(EHD)强化微细槽道相变传热机理,以去离子水为工质,在横截面分别为2mm×2mm和3mm×3mm的微细槽道内对EHD强化微细槽道相变换热进行了实验研究.利用李雅普诺夫指数、关联维数和熵对2mm×2mm微细槽道进出口压差的时间序列进行混沌特性分析.试验结果表明,施加电场作用时动力系统的混沌程度比不施加电场时高,说明在施加电场作用时,试验段的沸腾传热得到了强化,从动力学角度证明了施加电场能起到强化微细槽道相变传热的作用.

EHD强化微细槽道沸腾传热实验研究

在横截面为2 mm×2 mm的微细槽道内,以去离子水为工质,对EHD强化微细槽道饱和沸腾换热进行实验研究,得出不同的外加高压电场作用下,饱和沸腾段的热流密度与平均壁面过热度的关系曲线,分析外加电压对饱和沸腾传热系数的影响。研究结果表明,外加高压电场能在一定程度上强化微细槽道饱和沸腾传热,为探索EHD强化微细槽道饱和沸腾传热机理提供了一定的依据。

大长宽比微细槽的微细电解铣削实验研究

为了提高大长宽比微细槽电解加工的稳定性和加工精度,在304不锈钢薄板上进行了微细槽的电解铣削加工正交实验,并利用极差值法分析了加工电压、脉冲宽度和进给速度等对侧面加工间隙的影响程度大小,并得到工艺参数的优化组合,在此基础上进行了大长宽比微细槽的电解铣削加工。结果表明:在该工艺条件下,加工过程稳定,加工精度较好,可重复性较高。

微细槽道隔热器流动及换热特性试验研究

提出采用经过特别设计的微细槽道在高温热源面和外界环境之间实现隔热,旨在实现冷热面大温差的同时,提升冷面的温度均匀性。试验首先探究了不同进出口方式(C型、Z型、Y型、I型、)对冷面温度均匀性及冷热面温差的影响,发现I型进出口时隔热效果最好。同时选择I型进出口条件下,在微细槽道散热器的槽道与密封盖中间增加空腔的隔热器进行试验研究,分析其流阻及传热和隔热特性。与传统槽道对比发现,带空腔的微细槽道隔热器流阻降低,且冷热两侧温差变大,冷面温度更均匀。

空间整形飞秒激光加工金属微细槽实验研究

金属微细槽在电子、通信、航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用。超快激光加工在100μm及以下尺寸的微细槽加工中具有较大的潜力。为了提高金属微细槽的加工精度和加工质量,减小槽壁斜度,采用空间整形飞秒激光加工的方法,应用空间光调制器将高斯光整形为矩形平顶光,在高温合金上进行微细槽加工实验。结果表明,空间整形飞秒激光加工微细槽的槽壁斜度相较于高斯光束的加工结果明显减小,加工质量明显提高。此外,采用该方法分别加工了宽度为10,20,150μm的深槽,结果显示,深槽槽壁截面未出现明显的热影响区域,说明该方法具有卓越的加工能力和极大的应用潜力。

基于应变梯度塑性理论的AISI4340微细铣槽研究

针对AISI 4340合金钢在微尺度加工时的力学特点,基于Johnson-Cook模型,结合应变梯度塑性理论,建立适用于微细铣削加工的AISI 4340本构模型,并根据刀具材料的物理性能建立微铣刀的仿真模型,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)自适应网格技术进行微细铣槽的有限元仿真,得到了不同转速、不同进给量下微细铣削过程中铣削力的大小,并与相应的物理实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性,为微细铣削的进一步研究奠定了基础。

慢波结构微细内槽电火花加工用工具电极的制作方法及应用

针对微波真空电子器件中的关键零部件--慢波结构微细内槽的加工难题,提出了一种电火花微细加工内槽的方法;设计制作了片状叠式组合的工具电极,通过这种电极的工艺试验,确定了损耗低、加工稳定可靠的电火花加工参数与条件,实现了对慢波结构微细内槽的加工。结果表明:采用电火花加工工艺方法和所制作工具电极是解决慢波结构微细内槽加工的有效方法之一,所加工零件满足了图纸要求。

基于多工位的微细长槽电解加工的试验研究

针对如何提高微细长槽批量加工的成型精度和效率问题,将电解加工的技术应用到微细长槽的批量加工中。依据电解加工原理,以微细长槽加工的复制精度为评价指标,建立了微细长槽成型精度的模型分析,得出了影响成型精度的主要因素有:底面间隙、侧面间隙和间隙内流场均匀性,并以此为基础,分别进行了不同加工方式和阴极刀具进给速度的试验。研究结果表明,采用群电极倾斜并沿槽纵向移动的加工方式,以及在保证加工稳定的前提下通过提高阴极刀具的移动速度,可以提高微细长槽的成型精度和加工效率;该方法对于微细长槽的批量加工具有一定的指导意义。

薄片工件的微细铣削加工

为完成在0.2 mm厚不锈钢薄片上铣出深度0.15 mm微细槽的加工任务,选择微细铣削工艺作为加工手段。通过工艺实验,摸索了机床主轴转速、每齿进给量对加工表面粗糙度、加工毛刺的影响规律,并结合微细铣削特点,对实验过程中毛刺特征、表面粗糙度规律进行了阐述。根据实验结果,优选工艺参数,完成了薄片表面微细槽结构的加工。

微细电解加工用中空电极的制备

为了改进加工间隙内电解产物的排出条件和加速电解液的更新,提出了一种嵌套式微细中空电极的精确可控焊接制备工艺。仿真分析了电极的过流特性,优化了电极长度,并进行了性能测试及加工实验。通过穿丝、黏结、嵌套尺寸及位置调整和焊接工序,制备出加工段内径为65μm、外径为130μm、长3.25mm左右,后段便于装夹和连通的嵌套式中空电极。在供液压力为1.15 MPa时,其出口流速可达10m/s左右。利用制备的中空电极,开展微细孔电解加工实验,在0.5mm厚不锈钢片上加工出最小入口孔径约为157μm,出口孔径约为133μm的微细孔,并将其延伸应用于微结构加工中,铣削出了长554μm、宽160μm、深224μm的微细T型槽。实验结果表明:制备的微细中空电极有效提高了加工间隙内电解液的流动特性,且连/导通可靠、装夹方便,适用于高深宽比微结构的电解加工。