深小孔电解加工阴极侧壁绝缘层制备及试验

航空发动机零部件中存在大量深小孔,不仅孔径小、深径比大,而且要求孔表面没有再铸层,这些特点给孔的加工带来了很多困难。电解加工是一种有效的加工方法,针对大深径比小孔电解加工所用的阴极侧壁绝缘层制备困难,且使用过程中容易损坏的问题,尝试了多种材料、多种方式的绝缘层制备方法,并对其在加工过程中的性能稳定性进行了试验研究,最终提出了一种基于弹性石英毛细管的新型多层复合绝缘层制备方法,并借助该方法制作管阴极,在不锈钢材料上成功加工出直径1.1 mm、深径比达181的深小孔。

微细电解加工用电极的侧壁绝缘及应用实验

介绍了一种微细电解加工用电极的侧壁绝缘方法及其应用实验。采用旋涂法在电极表面涂敷液态环氧树脂并固化处理，重复该过程形成多层绝缘薄膜，用机械磨削法去除电极端部的绝缘膜，使电极端面导电。通过基础工艺实验优化了旋涂法工艺参数，通过对比实验验证了侧壁绝缘电极的微孔加工效果。旋涂法可制得膜厚为5～10 μm的侧壁绝缘电极，采用该电极加工可显著减小微孔直径及锥度，提高微细电解加工尺寸精度。

提高微细电解加工精度的研究

对影响微细电解加工精度的因素进行了详细的分析,提出了改善加工精度的方法,如以循环进刀代替直接进刀方式、采用脉冲加工电源、改善阴极的结构设计以及采用非线性电解液等。最后,结合实验对这些方法的可行性与有效性进行了验证。

微细电解加工机理探讨

介绍了微细电解加工技术的原理和特点,通过对其加工工艺的分析,简述了在微细电解加工过程中,影响其加工速度、精度、效率的主要因素,并通过对这些因素的综合分析,总结了制约微细电解加工技术应用的因素和进行微细电解加工应具备的基本条件。最后,针对微细电解加工技术的现状,对其发展提出了新的展望。

加工间隙内电解产物对微细电解加工的影响分析

微细电解加工时,由于间隙微小,生成的电解产物因难以从加工区域中移除而降低了加工速度甚至中断加工。为保证加工的持续进行,利用工具电极作间歇快速回退是移除间隙内的电解产物、更新电解液的有效途径之一。论文研究分析了间歇回退加工情况下电解产物移除速率对加工速度的影响,结果表明:加工速度并不随加工间隙的减小而单调增大,实际加工速度存在极限值(极大值)。为兼顾加工效率和加工精度,应以与之对应的间隙值作为实际加工间隙。

纳秒脉冲电流提高微细电化学加工精度的研究

分析了电极反应的暂态过程,探讨了超短脉冲电流提高电化学加工精度的机理,并根据法拉第定律和巴特勒伏尔摩方程建立了电化学暂态加工的数学模型。在微细电化学加工系统中,采用纳秒级的超短脉冲电流,通过加工试验验证了理论分析,加工出了直径为20μm的微小孔。

微细特种加工组合系统及应用

为了改善微细特种加工工艺,提出并研究了具有实体工具的微细特种加工的组合技术.对几种微细特种加工工艺进行分析,找出其共同特征.将微细电火花、微细超声、微细电解加工组合在同一系统中.采用了模块化设计,针对该系统研制了基本模块,配备了视频显微系统.用微细电火花工艺加工出直径5μm的微细轴和直径6μm的微细孔以及形状复杂的微结构,用倒置式电火花-超声复合工艺加工出深径比>25的微细孔,用微细超声工艺加工出直径13μm的微细孔,用微细电解工艺加工出直径100μm的微细孔.这种组合扩大了微细特种加工的范围,提高了加工效率.

超声扰动在微孔电解加工中作用机理的研究

深入分析了超声扰动电解液在微孔电解加工中的作用机理,提出了超声空化效应是引起加工间隙内电解液流场参数分布发生变化的主要因素。借助有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立加工间隙区内声场的仿真模型,对声压的分布变化进行分析求解。通过对仿真结果的分析,验证了超声扰动作用在加工间隙区域内存在空化效应。进行了微孔电解加工实验,比较了不同频率的超声波对加工间隙区域的作用效果,结果显示:在一定范围内的低频率超声扰动更容易在加工间隙区域中形成超声空化,更有利于提高微孔电解加工的精度。

综合改善微细电解加工精度的工艺研究

电解加工的阳极电化学溶解原理使其在微细加工领域具有巨大的发展潜力,但杂散腐蚀和流场条件恶劣制约加工精度的提高。分析了影响微细电解加工的主要因素,提出综合改善微细电解加工精度的工艺途径。理论分析和实验研究均表明:将LIGA工艺制备高质量微细阵列电极、电极侧壁绝缘、高频脉冲电流及非线性电解液加工、电极间歇回退伺服控制等方法有机结合,能有效约束电场、改善流场,提高微细电解加工的精度。

电解铣削加工技术研究进展及展望

电解铣削加工技术具有加工柔性好、工具电极无损耗及与待加工材料力学性能无关等特点,在高效、精密加工难切削加工材料制作的复杂结构方面具有重要的应用前景,成为电解加工技术研究的热点。详细介绍了国内外研究者在电解铣削的材料去除机制、加工过程建模及加工工艺等方面的研究进展,发现目前距离该技术的规模化工程应用仍有加工精度、表面质量及加工效率等方面的诸多挑战,需在加工过程中就精确建模、提高加工效率、创新复杂型面加工工艺及复合加工方法等取得突破性进展,从而为规模化工程应用奠定技术基础。

微细电解加工技术的概况与展望

概括总结了微细电解加工的典型技术,综合分析了近几年微细电解加工技术的研究成果和最新进展,包括脉冲电源、新型电解液、复合加工、微器件加工以及基础理论等方面,展望了其未来的研究重点和发展趋势。

基于电化学加工方法的铝基超疏水表面制备技术研究

鉴于金属铝表面存在微米级的晶界和纳米级的位错,在外加电场和电解液的作用下,晶界位错处因具有更高的位能会使得阳极优先溶解,进而形成微纳米结构相结合的粗糙表面,提出一种新的铝基超疏水表面的电化学制备方法,实验研究了其加工质量、加工效率和加工条件之间的关系,结果显示电化学加工方法能够在铝基底上制备出多阶层微/纳米结构,可用作超疏水表面基底。电化学加工比化学刻蚀法有更好的可控性,同时比光刻等方法更经济。所加工表面经过低表面能材料修饰后呈现超疏水的特性,与水滴的接触角达到167°,滚动角小于3°。

三维微结构微细电火花和电解组合加工实验研究

提出一种微三维结构的微细电火花和微细电化学组合加工工艺,利用三维伺服扫描微细电火花加工快速去除三维型腔材料和微细电解铣削加工形成高精度和高质量三维型腔轮廓表面的互补优势,实现三维微结构的高效率和高精度加工。该组合加工工艺可在同一台微细电加工装置上进行。以在四方体型腔内形成设计尺寸为400μm×400μm×180μm四棱柱结构的加工为例,实验加工出尺寸为410μm×406μm×181μm的四棱柱结构,加工材料的去除速度分别为微细电火花加工31 182μm3/s,微细电解加工11 017μm3/s,得到了加工效率和加工精度的优化组合。

金属微孔网板微细电解加工技术研究

提出了采用微细圆柱群电极电解加工金属网板微孔的工艺方法。以电化学腐蚀法制备了直径(72μm)一致的单排微细圆柱群电极,并用此群电极为工具阴极,进行了网板微孔的电解加工工艺试验,实现了金属微孔网板的稳定电解加工。

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。

金属薄板微小群孔掩膜电解加工技术研究

介绍了掩膜电解加工微小群孔的技术,深入研究了掩膜厚度、加工电压、电解液种类等参数对微小群孔加工效果的影响。通过对这些参数的优化,提高了微小群孔结构的均匀性和微孔的加工精度。

微流控芯片注塑模具的微细电解加工

基于电解加工电极不损耗的优势,研究了一种微细电解加工微流控芯片注塑模具微结构的工艺,针对微小V型槽和微孔,解决微细电极在线制备和测量、微结构成形精度、群微结构加工等关键问题。加工实验结果表明:该工艺可实现曲线V型槽和群微结构加工,通过微细电解加工的模具具有较高的形状精度和表面质量。

微细群缝的精密电解加工研究

以某辐射状分布微细群缝结构的电解加工为研究对象 ,讨论了电解液、工件材料、加工速度等因素对加工精度的影响 ,结合研制的加工电极设计流场分布 ,优化加工参数 ,实现了以较高的效率加工出缝宽小至0 2 7mm的微细群缝结构 ,缝宽一致均匀 。

制作微结构的超声复合加工机理

提出了制作微结构的超声复合加工方法,分析了超声、超声复合电火花、超声复合电解微细加工机理。用微细放电组合工艺制作了多种截形微细工具电极;完善试验系统,进行了多种材料、形状微结构超声复合加工试验。结果表明:超声加工是制作硬脆材料微结构的有效方法;超声复合电火花制作金属材料微结构有较好的精度及加工稳定性;超声复合电解加工兼有效率高、精度好的技术优势。