太阳能硅片电火花电解高效切割研究

提出了一种基于复合工作液的、以电火花电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割的工艺方法。试验表明,高速走丝电火花线切割对太阳能硅片切割具有效率高、切缝窄、厚度薄且表面微裂纹很少甚至没有等特性。该工艺方法可为探索降低硅片的切割成本,提高硅材料的利用率,促使太阳能电池成本的显著降低,形成具有我国自主知识产权的太阳能硅片切割技术提供一些帮助。

太阳能硅片电火花电解复合切割制绒机理研究

提出了一种基于复合工作液的以电火花电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割及制绒一体化的新方法。试验表明高速走丝电火花线切割(WEDM-HS)对太阳能硅片切割具有效率高、厚度薄、切缝窄、表面可直接形成绒面结构,表面无明显微裂纹且切割表面不存在电极丝金属残余;在硅表面放电凹坑内由于高温电解复合作用会形成密集、壁面光滑且高深径比的微孔洞结构;绒面结构不受硅材料特别是多晶硅各向同性的影响,且获得的表面反射率略低于目前制绒方法的表面等特性。

工艺参数对电火花电解复合加工过程的影响规律

采用电火花电解(EDM/ECM)复合加工方法进行割缝加工时,加工效率和割缝宽度作为评价复合加工割缝的两个重要指标,但在实际加工过程中往往难以同时达到要求。使用自行研制的水包油工作液,利用单因素法探究电火花电解复合加工时工艺参数(电流、脉冲宽度、脉冲间隙、电极盘转速)对复合加工效果的影响规律,并通过正交实验分析不同工艺参数对电火花电解复合加工的影响程度,确定最佳工艺参数组合。最终通过正交试验,综合考虑加工效率及缝宽这两个评价指标选择缝宽最优1(A1B1C3D1),即确定工艺参数组合电流40A,脉冲间隙10μs,电极盘转速400r/min,脉冲宽度44μs为水包油工作液复合加工的最优参数。

水溶性电火花电解复合加工工作液的制备及其对割缝效果的影响

割缝筛管是机械防砂的重要设备,试验采用电火花电解复合加工的新方法对割缝筛管进行加工。针对传统的水基工作液加工效率低,而常用的煤油闪点低,安全性差等缺点,试验研制了一种新型电火花电解复合加工水溶性工作液。采用正交试验确定最佳基础工作液,并添加爆破剂蔗糖、电解质等,研究对复合加工的影响规律,并与机油加工的效果进行对比。结果表明,在温度为30℃的条件下,纯水、聚乙二醇400及三乙醇胺的比例为m(水)∶m(聚)∶m(三)=11∶11∶3时,基础工作液10%(质量分数)稀释液性能最优。在其基础上加入35g蔗糖,1g NaNO3和0.25gNaCl可以得到最佳的加工效果。与机油加工工作液相比表面粗糙度减小,加工效率降低且缝宽有所增加,清洁性与安全性提高。

电火花电解复合加工工作液浓度对电极损耗的影响研究

针对电火花电解复合加工的电极损耗问题,以模具钢为加工对象开展了电火花电解复合加工实验。分析了在不同极性和电极材料条件下,工作液浓度对电极相对损耗、电极形状变化规律及加工精度的影响。结果表明:合理控制工作液浓度能降低电极相对损耗及减小电极形状变化。

电火花电解复合加工工作液的制备及其对割缝效果的影响

割缝筛管是石油开采行业中常用的防砂设备,采用电火花电解复合加工方法对割缝筛管进行加工。针对目前复合加工使用的油基工作液存在安全性差、成本高及纯水基工作液存在加工效率不理想等缺点,以20号机油、纯净水、司班80、平平加A-20、蔗糖等为原料研制了一种新型电火花电解复合加工工作液,研究了该水包油型工作液对电火花电解复合加工效率、割缝宽度和表面粗糙度的影响,并与机油加工效果进行了对比。结果表明:复配乳化剂的HLB值为8,且在温度为45℃条件下,当水、油、乳化剂的比例为3.1∶2∶1.4时,可获得均一稳定的乳化液;当电参数不变时,加入14g蔗糖、1gNaNO_3和0.25gNaCl可确保高效、窄缝的加工效果;与机油加工相比,加工效率提高且表面粗糙度值减小,安全性、清洁性提高,但缝宽有所增大。

微小孔电火花电解复合加工关键技术研究

针对发动机关键零件精密群小孔加工中易形成的再铸层和微裂纹问题,进行了电火花电解复合加工研究。筛选复合加工工作液,优化复合加工电压,采用侧壁绝缘电极及软质导向器,使电火花加工在去除工件材料方面发挥主导作用,电解效应在提高表面质量、降低重熔层方面发挥辅助作用,以达到电火花加工-电解效应综合平衡。

电火花电解复合切割多晶硅的表面形貌及减反射特性研究

采用基于水基复合工作液的高速走丝电火花电解复合切割方法,对多晶硅的切割表面形貌和减反射特性进行了研究。硅片切割表面具有深径比为1∶1的倒锥形微坑结构,且有明显的分形特性,与抛光和线锯切割硅片表面相比,分形维数小,粗糙度高,有较好的减反射特性。微坑表面通过电化学作用形成一层硅氧化物薄膜,起到了减反射作用。一定范围内,反射率与微坑深径比和硅氧化物薄膜厚度成反比。合理选择电规准和工作液等工艺参数,使微坑深径比增大到2∶1或氧化物薄膜增厚到80 nm时,反射率均可降到10%以下,理论上可以达到单晶硅异性腐蚀的倒金字塔结构的减反射效果。

高品质超大深径比小孔电火花电解复合加工实验研究

传统加工方法在难加工材料超大深径比小孔加工时面临巨大挑战,目前电火花加工依然是难加工材料深小孔加工最有效的方法之一,但存在加工表面质量差等问题。电解加工具有加工表面质量高等优点,但在深小孔加工效率和精度上不及电火花加工,因此将上述两种方法复合是实现深小孔高效高质高精加工最有效的方法。将低浓度盐酸工作液应用于电火花电解复合加工超大深径比小孔,实验表明低浓度盐酸工作液的加工效率和加工精度均优于传统中性工作液。为了提高超大深径比小孔的加工精度和加工表面质量,提出工具电极结构化绝缘方法,通过工艺参数实验优化实现了超大深径比小孔(深径比>50:1)的高质高精加工,本方法在难加工材料高品质超大深径比小孔加工中具有广阔的应用前景。

超声辅助电解电火花线切割流场仿真及试验研究

目的将超声振动工艺引入电解电火花线切割加工,研究分析超声振动对加工过程的影响规律,并分析加工参数对加工性能的影响。方法以镍钛记忆合金为加工材料,对超声振动辅助电解电火花线切割加工进行仿真及试验研究。通过理论分析和有限元仿真分析,对超声振动引入后对流场的影响规律进行深入研究;通过正交试验,分析了超声振动辅助电解电火花线切割的最佳工艺参数。结果基于气泡在流场内的受力情况构建了数学模型,超声振动引入后气泡脱离半径变小,加速了气泡从电极丝上脱离。根据有限元仿真结果可知,附加超声振动能使极间流场速度明显上升,气体排除效率显著升高。正交试验结果表明,脉冲宽度以及峰值电流对加工表面粗糙度值的影响显著,超声振幅对加工表面粗糙度值的影响较小。对比试验结果表明,超声振动能显著提高材料去除率,平均增幅达10%,加工表面可以避免由过电解引起的点蚀现象。结论提出的气泡脱离模型以及流场仿真为超声振动辅助电解电火花线切割加工机理研究提供了新的思路。加工参数对加工表面粗糙度值的影响程度依次为峰值电流(I_(p))>脉冲宽度(T_(on))>超声振幅(A_(usv)),最优加工参数为T_(on)=12μs、I_(p)=6 A、A_(usv)=8μm。将超声振动工艺与电解电火花线切割相结合,在提高材料去除率的同时提高加工表面质量。

低电阻率单晶硅电火花/电解复合切割加工表面完整性研究

电火花线切割加工方法被引入单晶硅加工技术领域,使低电阻率掺杂硅片的放电切割成为可能。以表面完整性作为突破口,采用基于复合工作液的高速走丝电火花电解复合切割方法,对低电阻率(0.01-1Ω.cm)单晶硅片的切割效率、表面质量和切割厚度等技术指标进行了试验研究。试验结果表明,通过合理选择电规准和工作液等相关工艺参数,最大切割效率可达600 mm2/min,切割厚度可小于120μm,与低速走丝电火花线切割加工相比显著减少表面热影响区和有害金属元素残余,为该项技术的进一步推广应用提供了重要的理论和实践参考依据。

Ti-46Al合金微小孔电火花-电解复合加工工艺研究

应用电火花-电解复合加工方法,在Ti-46Al合金试件上进行电火花-电解复合加工小孔试验,研究峰值电流、脉冲宽度对小孔出、入口直径、小孔扩孔量、表面再铸层覆盖范围的影响规律。通过选择合适的电火花电规准及电解加工等工艺参数,能够获得加工质量较好、无再铸层的小孔。

工作液对电解电火花复合加工工艺效果影响的试验研究

提出难加工材料打孔的一种新电解电火花复合加工试验方法。然而,目前对电解电火花复合加工的机理和工艺缺乏深入的研究,对工艺参数影响复合作用工艺效果的规律缺乏全面了解。从钛合金材料打孔工作液的选择以及工作液对工艺效果影响入手,以寻求合适的电解电火花复合加工工作液。试验结果表明,合理选择工作液组分、浓度,并配合电参数,可实现高效低损耗打孔。孔侧面间隙均匀,但比电火花打孔大。

Ti60电火花-电解双电源复合加工微小孔试验研究

针对Ti60单一电火花、电解加工微小孔时,电火花加工后微小孔表面存在再铸层及电解加工效率较低的问题,提出了电火花-电解双电源复合加工方法,并利用自制的电火花-电解双电源复合加工装置,进行了Ti60电火花-电解双电源复合加工微小孔的实验研究。研究结果表明:通过调节电火花-电解双电源的加工参数可以有效地提高加工效率及微小孔加工表面质量。

电解电火花复合加工深孔试验研究

概述了难加工材料零件打孔的几种主要工艺方法,提出此类材料小孔、深小孔加工的一种新电解电火花复合加工试验方法。在改造的试验装置上,采用复合型电解液在不锈钢、钛合金试件上进行了小孔、深小孔加工试验。分析了生产率、表面粗糙度和加工精度等工艺效果的成因。结果表明,通过合理进行电解液配制和选择电规准等相关工艺参数,试件的材料去除率达14 mm/min,表面粗糙度值Ra<7.9μm。虽然加工精度低于电火花加工精度,仍验证了该方法用于钛合金试件打孔的有效性。

机械-电火花-电解复合磨削专用电源研究

根据机械-电火花-电解复合磨削加工方法的具体特点,分析了加工所需脉冲电源的电规准要求,在此基础上设计了一种能满足要求的专用脉冲电源。其主电路采用了独立式RC脉冲放电回路,控制电路则通过8051单片机和TC4427高速MOSFET驱动器完成对主电路的控制。

玻璃微结构电解电火花铣削加工试验研究

为满足石英玻璃等非导电硬脆材料微结构的加工需求,对微细电解电火花铣削加工工艺进行了深入的试验研究,在玻璃工件上进行了一系列微细电解电火花铣削加工工艺试验。首先,基于电解电火花加工的原理搭建了微细电解电火花铣削试验平台;其次,通过对比试验,研究了加工电压、脉冲频率、占空比和进给速度等工艺参数对铣削槽宽的影响,并通过优化工艺参数加工出微槽阵列;最后,成功加工出多个玻璃微结构包括二维微流道和三维微结构,试验结果表明微细电解电火花铣削工艺在加工非导电硬脆材料微结构方面具有很大潜力。

无再铸层异型孔的电火花-电解组合加工研究

针对异形孔内壁再铸层去除的问题,提出了一种电火花-电解组合加工新工艺。该工艺是利用同一工具电极在同一加工工位先进行电火花成形加工,然后电解加工去除电火花加工产生的再铸层。对该组合工艺进行了分析和研究,包括电火花加工电参数对再铸层厚度的影响以及电解加工各参数对去除再铸层效果的影响。并对加工参数进行了优化,加工出了内壁无再铸层、无微裂纹的高质量异形孔。

混粉电解电火花复合加工工艺研究

在电解电火花加工技术的基础上,提出了在电解液中加入导电粉末加工非导电材料的新方法。通过对高硼硅玻璃非导电材料进行混粉电解电火花加工实验,对加工过程中各影响参数(电压、电解液浓度、粉末浓度)进行分析,结果表明:采用混粉电解电火花加工技术可高效地加工脆硬非导电材料的表面,并能获得较好的表面质量。

超声振动辅助混粉电解电火花加工工艺研究

提出了一种使用超声振动辅助混粉电解电火花铣削加工硬脆性非导电材料的方法。通过对高硼玻璃进行超声振动作用下的混粉电解电火花铣削加工实验,研究了超声振动对电解电火花铣削加工表面质量的影响规律。结果表明:采用超声振动辅助混粉电解电火花加工,可获得较好的表面质量。