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。

微细电解线切割加工控制系统

微细电解线切割加工是一种微细加工新方法。本文基于电化学原理,分析了微细电解线切割加工控制系统的要求,利用虚拟仪器设备搭建了加工控制系统,并在Labwindows/CVI软件平台上设计了控制系统软件。本系统通过控制线电极按照DXF图形文件中的轨迹伺服进给,电解腐蚀工件材料达到制造微小零件的目的。试验表明本系统具有稳定可靠、硬件简单、灵活性好等特点。

微细电解线切割加工模型分析与试验研究

基于电化学原理,讨论微细电解线切割加工的机理,建立了加工的理论模型,得出微米尺度线电极进给速度的理论上限.通过电解线切割加工试验,分析各种加工参数对加工精度的影响规律,并加工出缝宽为20μm左右的微型桨叶结构.试验结果表明,微细电解线切割加工技术能为特殊性能材料的微细加工提供有效的新途径.

基于线电极原位制作的微细电解线切割加工

微细电解线切割加工是一种微细加工新方法。为了提高加工精度,该方法将微米尺度线电极的制作与后续加工集成在一个工艺系统中完成,进行了基于线电极原位制作的微细电解线切割加工技术的研究。从理论上分析了线电极直径大小对微细电解线切割加工精度的影响,提出了原位制作微米尺度线电极的方法,并制作出直径为5μm的钨丝线电极。通过试验,加工出缝宽为20μm左右的微型桨叶结构和曲率半径在1μm以下的微细尖角结构。试验结果表明:线电极的原位制作技术能提高微细电解线切割的加工精度,工艺兼容性好,能满足微米尺度微细结构的加工要求。

锆基金属玻璃电化学特性及微细电解线切割实验研究

针对金属玻璃的微加工特性,采用工件运动方式,利用微细电解线切割技术对锆基金属玻璃进行加工试验,探索锆基金属玻璃在不同溶液中的电化学特性,研究了电解质与溶液浓度对加工缝宽与质量的影响。结果表明:Cl-的加入提升了加工过程中钝化膜破裂速率和材料去除速率;电解质浓度越高,所需脉宽越小,加工缝宽越大,但过低浓度的电解质会导致加工无法正常进行。经过筛选,在锆基金属玻璃0.1 mol/L的HCl溶液中加工效果最好,加工出的锆基金属玻璃微缝轮廓光滑,且裂缝单边间隙仅为1.35μm。

厚镍板的微细电解线切割加工技术研究

采用超短脉冲电流技术进行微细电解线切割加工,脉冲电压是决定所能加工厚度的关键因素之一,提高超短脉冲电压可以在有效抑制杂散腐蚀的同时切割加工厚度比较大的工件。构建了线电级往复运丝的微细电解线切割试验系统;工件为800μm的镍板,线电极为直径10μm的钨丝;采用正交试验研究了脉冲电压、脉冲宽度、脉冲周期和电解液浓度对加工精度的影响;选用实际最优参数在厚800μm的镍板上切割加工出了宽度约为35μm的悬臂梁结构。

封闭轮廓图形的电解线切割加工试验研究

采用打孔穿丝一体化的方法,对9Cr18Mo不锈钢进行封闭轮廓图形的微细电解线切割加工,研究脉冲电压、脉冲频率、占空比、电解液浓度对加工精度的影响,并探讨影响微缝截面倒圆大小的因素。结果表明:在电解液质量浓度2 g/L、电压17 V、电源频率1000 kHz、占空比30%、进给速度1.2μm/s的最优条件下,在510μm厚的9Cr18Mo不锈钢上加工的封闭轮廓图形质量较好,切缝一致性高。

镍基金属玻璃电化学特性与线切割实验研究

金属玻璃具有独特的原子结构和优异的材料性能,在产品微小型化、精密化方面已展现出重要而广阔的应用前景。但金属玻璃对微加工过程中温度敏感,且现有的金属玻璃微加工技术还不成熟,在一定程度上阻碍其广泛应用。提出了金属玻璃微细电解线切割加工方法,基于电化学阳极溶解原理对材料进行加工,加工温度低、无加工应力、材料不会晶化,是制造金属玻璃微结构零件理想的技术手段。研究了镍基金属玻璃Ni_(72)Cr_(19)Si_7B_2在不同溶液中的电化学特性,并优化微细电解线切割实验参数,加工出高质量的金属玻璃微结构。

太赫兹微金属矩形波导凹型微腔电化学制造技术研究

随着太赫兹技术的发展,对高工作频段太赫兹金属矩形波导的需求日益迫切,然而,因其腔体端面尺寸和圆角半径较小、表面粗糙度要求严格,精密加工极具挑战性。文章针对太赫兹微金属矩形波导制造用的凹型微腔精密制造问题进行了研究,利用微细电解线切割加工技术、电化学沉积金及电化学沉积铜等电化学制造技术的组合,实现了端面尺寸为124.3μm×253.2μm、表面粗糙度Ra<0.1μm、圆角半径R<8μm的1THz金属矩形波导凹型微腔的制造,为高工作频段的组合式太赫兹金属矩形波导制造奠定了基础。

太赫兹腔体滤波器电化学加工技术研究

提出了一种太赫兹腔体滤波器的制备方法,即通过微细电解线切割技术制作出镍牺牲芯模,镍芯模表面电镀金后进行选择性溶解,最终得到太赫兹滤波器腔体。研究发现,当电流密度为0.5 A/dm2时,可获得最佳微缝处电镀金形貌,在镍蚀刻剂TFG溶液中进行超声辅助加热,48 h后镍芯模即可全部去除。采用这种方法,成功制作出了端面和内腔形貌良好的WR1.0太赫兹腔体滤波器,经矢量网络电性能测试,该器件传输和反射性能良好,有望大规模应用于太赫兹系统中。