微细电火花加工用可控式RC电源的设计和实验

设计的多功能可控式RC加工电源综合了传统的张弛式RC电源和晶体管式电源的优点,易配置成各种拓扑结构的加工电源,并可在等脉冲和等能量两种模式下工作。电容的存在使放电电流具有更快的上升沿、更高的峰值密度和更小的震荡,从而有利于提高放电蚀除能力。在等脉冲模式下,当并联电容值小于某特定值时,随着电容的增加,总加工时间下降,而侧向加工间隙没有明显变化。当脉宽为5μs,脉间为25μs,限流电阻为45Ω时,该特定值约为15000pF。电容的存在,还会使电源在脉间内也具有放电能力,从而具有更高的放电频率和加工速度;而在等能量模式下可获得更好的放电一致性,从而获得更好的表面加工质量。

RC脉冲电源维持电压问题的研究

通过大量实验,得出了RC电源放电时没有电火花维持电压存在,电火花加工可以在低于常规电火花维持电压的低电压下工作的结论。为解决长期困扰微细电火花加工领域的降低单脉冲放电能量难题提供了一个新的解决途径。研究表明单脉冲放电能量最小可达2.5×10-12J,为实现微能量的电火花纳米尺度加工奠定了基础。

低电压下微能RC脉冲电源放电波形研究

RC脉冲电源是微细电火花加工中常用的电源,低开路电压下的微能RC脉冲电源可实现更加微细和精密的电火花加工。针对低开路电压下的微能RC脉冲电源放电波形进行观测,对不同充电电容和开路电压下的充电电容两端电压、放电间隙两端电压及放电回路的电流波形进行了对比和分析。研究发现:由于回路中寄生参数的影响,充电电容两端电压与放电间隙两端电压存在明显区别;由于放电通道存在一定的阻抗,因此沿放电通道存在电势差,这使得低开路电压下的RC脉冲电源极间放电电压也存在维持电压,且易受充电电容的存储电荷量及放电间隙状态等因素影响。

微细电火花加工用晶体管脉冲电源的研究

在传统晶体管脉冲电源的基础上，研制开发了一种适用于微细加工的晶体管脉冲电源，这种脉；中电源可以满足微细加工中粗加工、精加工的不同需要，可实现最小脉宽为50ns的放电电流。通过微细孔加工实验，对所开发的晶体管脉冲电源的加工特性与传统的RC脉冲电源进行了分析比较，实验结果表明前者的加工效率约为后者的2～6倍。

皮焦级超微能电火花加工电源技术研究

为了解决长期困扰微细电火花加工的降低单脉冲放电能量难题,对RC脉冲电源放电特性进行了试验研究.通过一系列实验证实了RC脉冲电源放电时没有电火花维持电压现象,电火花加工可以在低于常规电火花维持电压的低电压下进行,此时的单脉冲放电能量最小可达2.5×10-12J,使微细电火花单脉冲放电能量由过去的微焦耳级剧降到皮焦耳级,为实现超微能的纳米尺度电火花加工奠定了基础.在此基础上设计了一种新型可控的RC脉冲电源,并使用该电源加工出了直径仅为Φ4.5μm的微轴和直径仅为Φ8μm的微孔.

基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法及应用

针对RC电路参数优化应用时的局限性,提出一种基于不完全退火的正态云禁忌搜索算法。该算法对原始禁忌搜索算法在寻优过程中出现的对寻优起点过度依赖、早熟、灵敏度不一致等问题进行了改进,首先通过引入改进的不完全模拟退火Metropolis准则作为算子,使得原始禁忌搜索不再依赖初始可行解,具备了一定逃离局部最优解能力;然后采用正态云模型,提出了一种自适应禁忌表记忆策略及遗忘机制,使得禁忌搜索算法具备更强随机性与模糊性,进一步增强其全局搜索性能;最后针对灵敏度不一致问题,提出串行多维多灵敏度混合编、解码策略,实现在同一算法框架下对不同寻优对象定义不同搜索范围,使得低灵敏度解受忽略程度大大降低。采用8个基准函数及TSP-Oliver30标准测试算例进行性能评估,并与其他6种同类型算法对比,证明该算法对原始禁忌搜索算法优化效果良好。将该算法应用于SiMOSFET加速器磁铁开关电源参数优化后,经仿真与实验,结果表明:所提改进算法能够对工程应用进行实际优化,具备优越性与可行性。

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。

一种触发型ESD电源钳位电路

ESD电源钳位的应用始于20世纪90年代中期,到现在它已经成为半导体芯片设计及ESD设计综合的典型应用。将ESD电源钳位综合应用到半导体芯片结构中的发展已经成为ESD设计规则的组成部分,同时也是ESD设计艺术的基本组成部分。在CMOS工艺中,MOSFET型ESD电源钳位在芯片设计中已经成为一种标准的ESD设计实现。触发型MOSFET ESD电源钳位电路能够弥补栅极接地的NMOS(GGNMOS)在经受二次击穿时的ESD保护缺陷。

纯钨材料环形微槽电解电火花加工特性研究

为解决氙灯钨阳极表面密集环形微槽加工的技术问题,提出了采用RC电源,在超低电导率下电解电火花加工纯钨表面微沟槽的方法。研究在RC电源下,不同电解液类型下的电解电火花加工特性。首先,通过电化学工作站测量纯钨材料在不同电解液类型下的极化曲线,分析不同电解液类型的初腐蚀电位。为研究加工过程形成的气泡对加工的影响规律,通过高速摄像仪对不同工艺条件下加工区域的气泡形成与分布进行观察。最后,采用自主研制的试验装置开展了纯钨棒材表面环形微沟槽电解电火花加工工艺试验,分析工作液成分、电导率、转速和电压不同参数对加工特性的影响规律。在极间电压60V,转速500r/min,电导率为50μS/cm的NaOH电解液下加工了槽宽为50.97μm,槽深为17.31μm的微沟槽结构。