微细直写掩膜电解加工非晶合金平面微线圈工艺研究

针对掩膜电解加工工艺固化、流程复杂等问题,提出一种基于微细直写聚合物材料的图案化掩膜电解加工方法。对直写掩膜工艺应用于微细电解加工平面线圈工艺进行研究。采用单因素法获得了直写加工参数对掩膜的影响规律。采用正交实验获得了加工电压、阴极振动频率和占空比等工艺参数对成形精度的规律。建立了加工微结构尺寸的预测模型,利用优化的工艺参数在厚度30μm合金薄片上加工出宽度为300μm平面微线圈结构,通过网络分析仪对电流传感效应进行检测,获得了阻抗变化率为3.46%的响应。证明了直写掩膜应用于微细掩膜电解加工的可行性。

超声横振辅助微细电解加工关键技术研究

针对深窄槽微细电解加工中存在电解产物排出困难的问题,提出了一种超声横振辅助微细电解加工方法。该方法利用工具电极产生横振使加工间隙的流场产生周期性变化,增强了电解加工间隙内电解产物传质能力,提高了深窄槽微细电解加工效率及加工稳定性。为研究该工艺的加工特性,研制了一套超声横振辅助微细电解加工装置,其关键技术是实现3种工作模式的超声-电解同步电源。基于研制的超声横振辅助微细电解加工装置,本文以深窄槽加工实验为研究对象,探究了电源的不同工作模式对深窄槽的影响规律。实验结果表明超声横振有利于提高深窄槽加工的传质能力,同步超声模式1有利于进一步提高工件的溶解量和微细电解加工的传质能力,同步超声模式2则有利于提高深窄槽的加工精度。最后,加工出槽宽为432.9μm,深宽比为11.9的深窄槽。

超声辅助微细电解加工间隙空化微射流对材料蚀除的影响

为探究超声辅助微细电解加工(UAEMM)间隙电解液内产生的空化微射流对材料蚀除的影响,建立微射流冲击工件表面流固耦合模型,通过数值仿真研究高速微射流冲击下工件表面微观塑性形变规律以及微变形对电场分布的影响规律,并进行了超声空化实验验证。研究结果表明:微射流冲击工件表面产生若干深度约0.12μm、凸起约0.04μm的空蚀坑;在外加电场下,空蚀坑凸起处的电流密度和蚀除深度较原始工件表面处提高1.2倍;进一步的凹坑成形加工实验结果表明,在超声振幅10μm、加工时间5 s、加工间隙50μm工况下,与微细电解加工相比,UAEMM凹坑蚀除深度从20μm提高到100μm,同时成形凹坑底部粗糙度R_(a)从290 nm降低到40 nm;超声能场下间隙大量空化微射流促进了微细电解加工效率、加工后工件表面质量。

表面织构电解加工技术研究进展

表面织构在能源、光学、电子、信息技术、生物和摩擦学等领域具有重要应用,其加工工艺是制造技术研究的重要内容。由于所加工表面织构具有无毛刺、翻边等优点,电解加工成为表面织构的重要制造技术方法和技术研究热点,故详细介绍了五种典型表面织构电解加工技术在方法创新、材料去除机制、加工过程建模及加工工艺等方面的研究进展,给出了电解加工表面织构的典型结构和材料,指出提高加工效率和加工自动化程度是未来表面织构电解加工技术的发展趋势。

微细电解铣削加工技术研究进展及展望

微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析微细电解铣削加工相关技术研究中存在的不足,并展望该领域的未来发展趋势。

高频窄脉冲电流微细电解加工

微细电解加工是微细加工领域很有发展前景的微细加工技术之一。适合于微细电解加工的装置被研制出来, 它包括机床进给机构、线电极电火花磨削在线制作微细电极装置、短路检测模块、脉冲电源及其他一些辅助装置, 其中,高频窄脉冲电源是微细电解加工最重要的核心技术之一。根据微细电解加工的特点,设计了微细电解加工 MOSFET脉冲电源,该微能脉冲电源能很好地满足微细电解加工的要求。运用该微细电解加工装置进行加工试验, 在低的加工电压和低的钝化电解液浓度条件下,利用高速旋转的微细电极加工微小孔和像小铣刀一样进行微细电解铣削加工微结构,得到了满意的工艺效果,因而进一步说明电解加工在微细加工领域很有发展潜力。

同步超声振动调制微细放电-电解加工技术

对超声频振动与微细电加工电源的'开、断'方式进行分析、探讨,研制脉冲电源斩波器,用激光传感器实时测量超声振动,可得斩波脉冲,能对电源进行有序'开、断'控制,实现超声振动与电源'开、断'实时同步;完善同步超声复合微细电加工系统;采用幅值6 V以下脉冲电压、低电导率电解液,进行同步超声振动微细电加工机理及试验研究,通过对超声、超声脉冲电解及同步超声脉冲电解加工结果的对比分析,验证同步超声电解加工方式技术优势;采用复合乙醇工作液、微细半导体混粉,可实现超声调制放电-电解复合微细加工,在保证加工精度、表面质量同时,提高加工过程稳定性与加工效率。

超短脉冲电流微细电解加工技术研究

利用电化学腐蚀方法,在自制的电解加工机床上连续实现微细工具电极的制作和工件的加工,通过试验研究了超短脉冲的电压幅值和脉冲宽度对侧面加工间隙的影响。结果表明,减小脉冲宽度,降低加工电压,可以提高微细电解加工的精度。利用优化的加工参数,进行了微小孔加工、微细直写加工以及成形电极微细加工的实验。

基于多功能加工平台的微细电解加工(英文)

电解加工在加工过程中因难以控制加工形状而很少应用在微细加工领域.为了对微细电解加工可行性进行探索,设计了多功能微细加工平台.利用多功能微细加工平台可为微细电解加工在线制作电极,采用低加工电压、低浓度的钝化电解液、高频窄脉冲电源和高速旋转的微细电极,进行了微细电解加工实验,取得了很好的工艺效果.加工间隙是影响加工精度的关键因素,设计了一个加工间隙控制伺服系统,以保证微小的加工间隙.在厚为100μm的不锈钢薄片上用微细电解打孔加工出直径为65μm的微小孔.利用微细电解加工时电极无损耗,提出采用简单圆柱微细电极进行微细电解铣削,加工出较高精度的微结构,取得了较好的工艺效果,从而验证了该微细电解加工装置的微细加工能力和方法的可行性.

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.

微螺旋电极在改善微细电解加工性能中的应用

改善电解加工的精度和稳定性是微细电解加工中一个重要的研究课题。本文详细分析了影响电解加工性能的因素,电解液采用混合电解液(NaC lO3+H2SO4),工具电极为带有螺旋槽的微螺旋电极。在微螺旋槽旋转所形成的“微螺杆泵”效应作用下,蚀除加工间隙内的产物,加工效率、加工精度和稳定性得到了极大的提高。

超声电解复合微细加工装置与试验研究

分析微细电解复合超声频振动加工过程机理,提出一种微细加工新方法--超声电解复合微细加工;设计、构造并完善复合微细加工装置;研究微细阴极制作工艺,利用微细组合电加工技术制作各类截面形状的微细阴极;进行超声电解复合微细加工试验,验证微细电解复合超声频振动实现微细加工的可行性及其在加工速度、精度、表面质量等方面的技术优势,探讨超声电解复合微细加工制作微结构的工艺规律。

三维微细电解铣削加工的实时控制与检测

为了实现三维微细电解铣削加工过程的实时监测,建立了基于Labwindows/CVI软件平台的控制与检测系统。对该系统所采用的三维轨迹生成及控制策略,数据采集及抗干扰算法,加工时间误差补偿算法等进行了研究。首先,根据微细电解铣削加工的特点,分析了加工控制与检测系统的需求。接着,搭建了高精度的三维微细铣削加工实验硬件平台。然后,利用虚拟仪器平台建立了基于分层铣削加工方式的三维轨迹进给控制模块,并对刀具轨迹的优化进行了讨论。最后,介绍了数据采集及反馈控制模块以及实时控制的时间补偿函数。基于上述控制与检测系统,实验并成功加工出了单层尺寸为15μm×55μm×15μm的三层阶梯结构,结果表明,本系统可以满足微细电解铣削加工的高精度、快响应、稳定可靠等要求。

基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测

根据微细电解加工中工具电极下端面面积远小于工件表面的非对称特征，在水基中性盐钝性电解液侧流冲入和金属电极处于钝化状态的条件下，提出了一种基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测方法．在微细工具电极和／或工件上不外加传感器的前提下，利用工具电彬溶液界面上双电层电容值随加工间隙增大而单调递增的变化关系，精确、快速地实现加工间隙的在线检测．在冲液速度为1．058m／s的条件下，当加工间隙在O．100μm时，可在数毫秒内在线检测出微细电解加工间隙的大小，数值仿真与实验测量值之间的最大相对误差小于10％．为实现高精度、高质量、稳定的微细电解加工提供必要条件．

微细孔电解加工控制方法及试验研究

基于微细电解加工的特点,介绍了一种微细电解加工系统。该系统能够将加工间隙控制到几微米到几十微米的范围内。根据电解加工以离子形式对材料去除的特性,进行微细电极、微细群电极的制备研究,并将其用于微细孔、群孔的加工中。试验分析了各工艺参数如电压、溶液浓度、加工间隙、进给速度等对微细孔电解加工精度的影响。结果表明,微细电解加工的侧面间隙随着加工电压的降低、溶液浓度的减小、脉宽变窄和初始加工间隙的减小而减小,改善了加工的定域性,加工精度得到提高。

超声—电解复合微细加工阴极制作工艺研究

介绍超声—电解复合微细加工原理,分析微细阴极工作特点及制作难点,提出微细组合放电加工制作阴极的方法;利用精密电加工设备,通过"联动复合进给"、"内、外面转换"及"平动与拷贝"式微细放电,制作多种截形的微细阴极;进行超声—电解复合微细加工试验,阴极可满足使用要求。

微细电解线切割加工的基础研究

基于电化学原理,讨论了纳秒脉冲电流微细电解线切割加工的机理,建立了微细电解线切割加工数学模型;采用电化学腐蚀原理对微米尺度线电极进行在线制作,建立了微细电解线切割加工试验系统,并进行了微细电解线切割加工试验,切割出带90°直角的微结构,其切缝宽度为30μm。

微细电解加工实验研究

针对微细电解加工中脉冲电源技术,电解液成分配比,以及加工间隙检测、控制等问题开展了微细电解加工技术的试验研究工作.首先讨论了微细电解加工的工艺特点和主要技术步骤,然后利用高频窄脉冲电源进行了加工实验.通过实验现象和实验结果的研究分析,提出了改进加工实验的方案,通过实验证明了本方案和技术路线的可行性,并获得了很好的微结构加工试验结果.通过微细电解加工实验的研究,为微细电解加工的生产应用提供了依据,显示出微细电解加工方法在金属零件微制造方面有着广阔的应用前景.

微细缝结构电解加工研究

讨论了微细电解线切割加工的机制;针对加工中产生的短路现象,制定了进给运动控制方案;采用电化学腐蚀法在线制备了直径为10μm左右的钨丝线电极;设计了适合微细电解线切割加工特点的冲液系统;针对电解液、加工电压和加工速度等影响微细电解线切割加工精度的因素进行了参数对比试验,通过优化加工参数,在不锈钢(0Cr18Ni9)试件上加工出了小至30μm的微缝以及直径为10μm的探针和90°微直角结构,尺寸均匀,加工稳定性好。

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.