【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,利用磁場會對溶液中的帶電離子產(chǎn)生洛侖茲力的作用進而影響溶液中的帶電離子運動過程,以提高微細(xì)電解加工定域性以及加工精度,并重點研究了電參數(shù)對銑削參數(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、氫氣氣泡運動軌跡、溶液對流傳質(zhì)過程等三方面進行了理論分析,并利用仿真軟件對電流密度、傳質(zhì)過程進行仿真分析,結(jié)果表明:外加磁場增大了電流密度、增強了溶液的傳質(zhì)過程。(2)針對電參數(shù)對銑削參數(shù)的影響,從理論和實驗兩方面展開了研究。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,并通過試驗驗證了模型的有效性。(3)為了將電參數(shù)對銑削參數(shù)的影響規(guī)律應(yīng)用于實際加工過程,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)開展了綜合驗證實驗。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)計要求。結(jié)果表明了磁場可以提高加工定域性、驗證了所開發(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG662
【圖文】：

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文過程時，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 對電解加工成形尺寸預(yù)測與控制問題進行了理論研究，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驗，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驗研究的端面絕緣微細(xì)工具電極，實驗結(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行微型懸臂梁的加工實驗，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，并用于實驗研究中。如圖 1.3 所示。臺灣學(xué)者 Hung 等[19]對碳化鎢工具的浸鋁絕緣工藝進行了研究，制備了表面含有氧化鋁的絕緣電極并采用 NaCl 電解液進行電解加工實驗研究，實驗結(jié)果表明對工具電極進行側(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，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 對電解加工成形尺寸預(yù)測與控制問題進行了理論研究，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驗，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驗研究的端面絕緣微細(xì)工具電極，實驗結(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行微型懸臂梁的加工實驗，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，并用于實驗研究中。如圖 1.3 所示。臺灣學(xué)者 Hung 等[19]對碳化鎢工具的浸鋁絕緣工藝進行了研究，制備了表面含有氧化鋁的絕緣電極并采用 NaCl 電解液進行電解加工實驗研究，實驗結(jié)果表明對工具電極進行側(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的方法使電極產(chǎn)生振動運動，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，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)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳散興;樊棟;張三平;;磁場對電化學(xué)腐蝕行為的影響[J];材料保護;2015年09期

2 王明環(huán);劉望生;彭偉;;螺旋深小孔電解加工間隙多相流場特性及實驗研究[J];兵工學(xué)報;2013年06期

3 謝巖甫;劉壯;陳偉;;電化學(xué)腐蝕法制備倒錐狀微細(xì)電極的試驗研究[J];電加工與模具;2011年01期

4 陳輝;王玉魁;王振龍;趙萬生;;微細(xì)槽的電化學(xué)銑削加工[J];納米技術(shù)與精密工程;2011年01期

5 劉勇;朱荻;曾永彬;王少華;黃紹服;;微細(xì)電解銑削加工模型及實驗研究[J];航空學(xué)報;2010年09期

6 王昆;朱荻;;微細(xì)電解線切割加工模型分析與試驗研究[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年12期

7 王少華;朱荻;曲寧松;王昆;;微細(xì)縫結(jié)構(gòu)電解加工研究[J];中國機械工程;2009年08期

8 鮑懷謙;徐家文;王昌田;;超聲輔助純水微細(xì)電解加工[J];山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2008年06期

9 韓子平;于兆勤;郭鐘寧;莫秉華;;微細(xì)電解加工實驗研究[J];機電工程技術(shù);2008年09期

10 劉小康;李風(fēng);;超短脈沖微細(xì)電解加工電源及工藝試驗[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年08期

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1 李紅英;云乃彰;朱永偉;;微細(xì)槽超聲電解復(fù)合微細(xì)加工的實驗研究[A];2007年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

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1 劉勇;微細(xì)電解銑削加工技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 胡洋洋;UV-LIGA與微細(xì)電加工組合制造金屬陣列網(wǎng)板技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 王昆;微細(xì)電解線切割加工技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 李興;基于靜電驅(qū)動的微細(xì)電火花電解復(fù)合加工工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 鄭丕顯;磁場對微細(xì)電解加工的影響研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

3 梁若云;磁場輔助微細(xì)電解加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

4 羅園慶;三通切換閥關(guān)鍵零部件數(shù)字化設(shè)計平臺的開發(fā)[D];遼寧科技大學(xué);2016年

5 劉紅麗;MESO-SCALE級金屬結(jié)構(gòu)微細(xì)電解加工技術(shù)試驗研究[D];山東理工大學(xué);2012年

6 楊富明;磁性離子液體的合成表征及磁性研究[D];河南大學(xué);2010年

7 謝曉芬;納秒級脈沖電流電化學(xué)加工定域性的研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

本文編號：2782484