【摘要】：隨著微納米技術(shù)的快速發(fā)展,鎳基合金、鈦合金等難加工金屬材料微小結(jié)構(gòu)在航空、航天、軍工、精密儀器等行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛,傳統(tǒng)切削加工技術(shù)和部分特種技術(shù)難以勝任。微細(xì)電解加工技術(shù)是一種利用電化學(xué)陽極溶解原理并以離子態(tài)形式去除工件多余材料的加工技術(shù),在難加工金屬材料微小結(jié)構(gòu)的成形加工方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。但目前該技術(shù)的加工定域性和加工精度不高,本文將外加磁場引入到微細(xì)電解加工技術(shù)中,利用磁場會(huì)對(duì)溶液中的帶電離子產(chǎn)生洛侖茲力的作用進(jìn)而影響溶液中的帶電離子運(yùn)動(dòng)過程,以提高微細(xì)電解加工定域性以及加工精度,并重點(diǎn)研究了電參數(shù)對(duì)銑削參數(shù)的影響,主要研究工作如下:(1)將磁場復(fù)合到微細(xì)電解加工中,并從電流密度、氫氣氣泡運(yùn)動(dòng)軌跡、溶液對(duì)流傳質(zhì)過程等三方面進(jìn)行了理論分析,并利用仿真軟件對(duì)電流密度、傳質(zhì)過程進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明:外加磁場增大了電流密度、增強(qiáng)了溶液的傳質(zhì)過程。(2)針對(duì)電參數(shù)對(duì)銑削參數(shù)的影響,從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面展開了研究。在研究過程中結(jié)合法拉第定律、微積分、電子電路等相關(guān)理論,通過分析電極過程、雙電層結(jié)構(gòu),建立了加工間隙模型,獲得了電參數(shù)與銑削參數(shù)之間的映射關(guān)系模型,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。(3)為了將電參數(shù)對(duì)銑削參數(shù)的影響規(guī)律應(yīng)用于實(shí)際加工過程,根據(jù)功能需求,利用Visual Basic編程語言以及MySQL數(shù)據(jù)庫等工具開發(fā)了一套可以解決電參數(shù)對(duì)銑削參數(shù)的匹配問題的軟件系統(tǒng)。(4)以3J21材料為例,采用參數(shù)匹配軟件匹配加工參數(shù),利用磁場復(fù)合微細(xì)電解加工技術(shù)開展了綜合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。加工出了寬度為101μm,深度為15.5μm的微槽結(jié)構(gòu),該微結(jié)構(gòu)中的30°、90°、135°拐角處輪廓明顯清晰,尺寸符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)果表明了磁場可以提高加工定域性、驗(yàn)證了所開發(fā)的軟件系統(tǒng)的有效性以及正確性。本研究為促進(jìn)微細(xì)電解銑削加工技術(shù)在難加工金屬材料微小結(jié)構(gòu)的成形加工方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),對(duì)復(fù)合微細(xì)電解加工技術(shù)的理論基礎(chǔ)的完善以及在難加工金屬材料微小結(jié)構(gòu)加工方面的推廣應(yīng)用具有意義。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG662
【圖文】：

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文過程時(shí)，采用 Mixture 多相流以及 k-ε 湍流模型并應(yīng)用流體仿真分析軟件 Fluent 對(duì)電解加工成形尺寸預(yù)測與控制問題進(jìn)行了理論研究，并利用部分電極絕緣的加工方式制備了螺旋形的工具電極用于深小孔的加工實(shí)驗(yàn)，其制備的螺旋形工具電極如圖 1.1 所示。南京航空航天大學(xué)的謝巖甫[16]提出了一種端面絕緣的工具電極制備方法并利用該方法制備出了用于實(shí)驗(yàn)研究的端面絕緣微細(xì)工具電極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明端面絕緣的微細(xì)工具電極在電解加工的過程中可以有效減小雜散腐蝕，提高定域性。清華大學(xué)的李勇[17]采用了絕緣處理的工具電極進(jìn)行微型懸臂梁的加工實(shí)驗(yàn)，其加工結(jié)果如圖 1.2 所示。山東大學(xué)的李名鴻等[18]研究了高回轉(zhuǎn)精度柱狀電極加工模型，確立了加工電壓、浸液深度和電極轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，并加工出了直徑為 100μm 左右且同軸誤差度較小的工具電極，并用于實(shí)驗(yàn)研究中。如圖 1.3 所示。臺(tái)灣學(xué)者 Hung 等[19]對(duì)碳化鎢工具的浸鋁絕緣工藝進(jìn)行了研究，制備了表面含有氧化鋁的絕緣電極并采用 NaCl 電解液進(jìn)行電解加工實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)工具電極進(jìn)行側(cè)面絕緣處理可以有效減小電解過程中的雜散腐蝕、改善加工質(zhì)量。

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文過程時(shí)，采用 Mixture 多相流以及 k-ε 湍流模型并應(yīng)用流體仿真分析軟件 Fluent 對(duì)電解加工成形尺寸預(yù)測與控制問題進(jìn)行了理論研究，并利用部分電極絕緣的加工方式制備了螺旋形的工具電極用于深小孔的加工實(shí)驗(yàn)，其制備的螺旋形工具電極如圖 1.1 所示。南京航空航天大學(xué)的謝巖甫[16]提出了一種端面絕緣的工具電極制備方法并利用該方法制備出了用于實(shí)驗(yàn)研究的端面絕緣微細(xì)工具電極，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明端面絕緣的微細(xì)工具電極在電解加工的過程中可以有效減小雜散腐蝕，提高定域性。清華大學(xué)的李勇[17]采用了絕緣處理的工具電極進(jìn)行微型懸臂梁的加工實(shí)驗(yàn)，其加工結(jié)果如圖 1.2 所示。山東大學(xué)的李名鴻等[18]研究了高回轉(zhuǎn)精度柱狀電極加工模型，確立了加工電壓、浸液深度和電極轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，并加工出了直徑為 100μm 左右且同軸誤差度較小的工具電極，并用于實(shí)驗(yàn)研究中。如圖 1.3 所示。臺(tái)灣學(xué)者 Hung 等[19]對(duì)碳化鎢工具的浸鋁絕緣工藝進(jìn)行了研究，制備了表面含有氧化鋁的絕緣電極并采用 NaCl 電解液進(jìn)行電解加工實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)工具電極進(jìn)行側(cè)面絕緣處理可以有效減小電解過程中的雜散腐蝕、改善加工質(zhì)量。

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文南京航空航天大學(xué)的王昆等人[28]采用了類似超聲振動(dòng)的方法使電極產(chǎn)生振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使電極間隙的電解液流場得到了改善，加工過程中的穩(wěn)定性得以提高，并利用極小直徑的工具電極加工出了如圖 1.8 所示的窄縫[29]。張朝陽等人[30]采用直徑為 10μm 的金屬鎢絲電極在鎳基合金屬薄片上加工“ECM”符號(hào)，字體的高度為 100μm，寬度為 80μm，深度為 25μm，字母的線寬為 20μm，如圖 1.9 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2782484