本文關(guān)鍵詞：變截面多線螺旋電極微細(xì)電解展成加工技術(shù)研究

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【摘要】：在內(nèi)壁具有粗糙肋的、連續(xù)或者非連續(xù)微結(jié)構(gòu)的管件,傳熱效率有顯著地提高,降低能耗,有效地提高電子器件的散熱性能,延長其使用壽命,管內(nèi)微結(jié)構(gòu)對提高熱管總體傳熱性能有重要影響,相比于連續(xù)微結(jié)構(gòu),非連續(xù)微結(jié)構(gòu)更有利于冷凝液表面張力發(fā)揮作用和液體的沸騰,促進(jìn)冷凝膜內(nèi)部的對流換熱、沸騰泡核的成倍增長和氣泡的大量發(fā)生和蒸發(fā)。非連續(xù)微結(jié)構(gòu)內(nèi)壁是在管件內(nèi)表面上擁有非連續(xù)的微米級溝槽,沿著內(nèi)壁形成大面積的規(guī)則圖案。但目前在小管徑的管內(nèi)壁加工出非連續(xù)微結(jié)構(gòu)是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在,電解加工技術(shù)作為一種高效、低成本的加工方式,以離子去除的方式進(jìn)行陽極溶解,因此在微納加工領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。本文結(jié)合管內(nèi)壁非連續(xù)微結(jié)構(gòu)的加工工藝要求,制定了紫外光固化技術(shù)、微細(xì)電解加工技術(shù)相結(jié)合的工藝方法,圍繞著管內(nèi)壁非連續(xù)微結(jié)構(gòu)溝槽的電解深度和電解寬度兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行微細(xì)電解展成加工工藝的探索。結(jié)合管內(nèi)壁非連續(xù)微結(jié)構(gòu)加工的工藝特點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于LabVIEW圖形化控制系統(tǒng)對管內(nèi)壁進(jìn)行微細(xì)電解展成加工的試驗(yàn)平臺。該試驗(yàn)臺包括本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電解液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三大部分,并采用高頻脈沖電流實(shí)現(xiàn)管內(nèi)壁微結(jié)構(gòu)的微細(xì)電解展成加工。選用變截面多線螺旋電極的制作方法,并對電極錐度的大小、加工電壓、NaNO3電解液濃度與電場分布的聯(lián)系進(jìn)行仿真分析,設(shè)計(jì)掩膜層圖案,改進(jìn)制作工藝,采用紫外光固化技術(shù)對含有錐度的陰極進(jìn)行多頭螺旋線掩膜。采用電解電源提供穩(wěn)定的脈沖電流,通過對人機(jī)界面進(jìn)行精確控制加工。研究發(fā)現(xiàn)加工電壓、NaNO3濃度、占空比、脈沖頻率四種因素對電解深度和電解寬度有顯著性影響。隨著加工電壓和NaNO3濃度的不斷增大,電解深度先增大后減小,電解寬度不斷增大。隨著占空比和脈沖頻率的不斷增加,電解深度呈現(xiàn)不斷增加的趨勢,前者的電解寬度先增加后趨于平緩,后者的電解寬度則不斷減小通過對光滑內(nèi)壁、連續(xù)微結(jié)構(gòu)內(nèi)壁、非連續(xù)微結(jié)構(gòu)內(nèi)壁三類管進(jìn)行恒壁溫條件下水平管內(nèi)流體強(qiáng)制對流傳熱試驗(yàn),結(jié)果表明具有非連續(xù)微結(jié)構(gòu)管內(nèi)壁的銅管傳熱效果最好。
【關(guān)鍵詞】：非連續(xù)微結(jié)構(gòu) 掩膜 變截面多線螺旋電極 展成電解加工
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG662
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 微細(xì)電解加工的研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 微細(xì)電解線切割加工技術(shù)14-16
• 1.2.2 脈沖電流微細(xì)電解加工技術(shù)16-17
• 1.2.3 微細(xì)電液流電解加工技術(shù)17-19
• 1.2.4 微細(xì)掩膜電解加工技術(shù)19-20
• 1.3 管內(nèi)壁微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀20-24
• 1.4 本課題的研究概述24-27
• 1.4.1 研究的目的和意義24-25
• 1.4.2 課題來源25
• 1.4.3 課題的研究內(nèi)容及目標(biāo)25-27
• 第二章 管內(nèi)壁微細(xì)電解加工理論基礎(chǔ)27-34
• 2.1 電解加工的理論基礎(chǔ)27-31
• 2.1.1 電解加工基本原理27-28
• 2.1.2 法拉第定律28-29
• 2.1.3 陽極極化29-31
• 2.2 影響電解加工的參數(shù)特性31-33
• 2.2.1 加工電壓31
• 2.2.2 電解液31-33
• 2.2.3 脈沖電流33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 管內(nèi)壁展成加工試驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)34-56
• 3.1 管內(nèi)壁微細(xì)電解展成加工試驗(yàn)平臺34-41
• 3.1.1 管內(nèi)壁微細(xì)電解展成加工試驗(yàn)平臺的整體設(shè)計(jì)34-41
• 3.2 展成加工方案設(shè)計(jì)41-44
• 3.2.1 電解液流動(dòng)方式設(shè)計(jì)41
• 3.2.2 加工方法設(shè)計(jì)41-42
• 3.2.3 導(dǎo)電桿的設(shè)計(jì)42-43
• 3.2.4 制備多線螺旋電極的方法選擇43-44
• 3.3 基于變截面多線螺旋電極的電解電場研究44-51
• 3.3.1 變截面多線螺旋電極加工區(qū)域電場模型的建立44-45
• 3.3.2 加工間隙內(nèi)電場分布的數(shù)學(xué)模型45-47
• 3.3.3 加工間隙內(nèi)一次電流密度的仿真模擬47-51
• 3.4 變截面多線螺旋電極的制備51-55
• 3.4.1 變截面多線螺旋電極的掩膜設(shè)計(jì)51-53
• 3.4.2 制作流程53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第四章 管內(nèi)壁非連續(xù)微結(jié)構(gòu)加工工藝研究56-79
• 4.1 加工電壓對電解深度和電解寬度的影響56-60
• 4.1.1 加工電壓對電解深度的影響56-58
• 4.1.2 加工電壓對電解寬度的影響58-60
• 4.2 NaNO_3濃度對電解深度和電解寬度的影響60-65
• 4.2.1 NaNO_3濃度對電解深度的影響61-63
• 4.2.2 NaNO_3濃度對電解寬度的影響63-65
• 4.3 占空比對電解深度和電解寬度的影響65-70
• 4.3.1 占空比對電解深度的影響65-67
• 4.3.2 占空比對電解寬度的影響67-70
• 4.4 脈沖頻率對電解深度和電解寬度的影響70-75
• 4.4.1 脈沖頻率對電解深度的影響71-73
• 4.4.2 脈沖頻率對電解寬度的影響73-75
• 4.5 管內(nèi)壁非連續(xù)微結(jié)構(gòu)正交試驗(yàn)75-78
• 4.5.1 試驗(yàn)參數(shù)的選定75-76
• 4.5.2 試驗(yàn)結(jié)果的分析76-77
• 4.5.3 驗(yàn)證試驗(yàn)及結(jié)果77-78
• 4.6 本章小結(jié)78-79
• 第五章 傳熱試驗(yàn)分析79-88
• 5.1 測試管的制備79-81
• 5.2 水平管傳熱測試81-82
• 5.3 傳熱試驗(yàn)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)82-84
• 5.3.1 水平管測試裝置82-83
• 5.3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)83-84
• 5.3.3 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)84
• 5.4 數(shù)據(jù)采集過程及結(jié)果分析84-87
• 5.4.1 數(shù)據(jù)采集過程84-85
• 5.4.2 結(jié)果分析85-87
• 5.5 本章小結(jié)87-88
• 結(jié)論與展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-98
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文98-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：939736