鈦合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕性好的優(yōu)點,在兵器制造、醫(yī)療器械、航空航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在這些領(lǐng)域應(yīng)用的鈦合金工件通常包含大量的精密微細(xì)結(jié)構(gòu),如人造種植體上的光滑微孔和微軸、燃料電池的流道和航空工業(yè)中渦輪葉片的散熱孔等。因為鈦合金加工難度大(硬度大、強度高),微米級刀具剛度不足,所以鈦合金的微細(xì)結(jié)構(gòu)很難采用機械方法加工。微細(xì)電解加工基于電化學(xué)溶解去除多余材料,不受工件材料硬度等力學(xué)性能影響,因此尤其適合鈦合金微細(xì)結(jié)構(gòu)的精密加工。鈦合金的微細(xì)電解加工必須解決兩方面的關(guān)鍵技術(shù)問題:一是微細(xì)電解加工過程中必需的高精度微細(xì)電極的加工,二是鈦合金自鈍化特性劣化加工精度的問題。針對上述關(guān)鍵問題,本課題開展以下幾方面的研究工作:根據(jù)電極反應(yīng)過程中擴散層的流動狀態(tài),提出了利用準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)(瓊脂水凝膠)加工微細(xì)電極的方法。采用反拷法加工微細(xì)電極時,液態(tài)擴散層的流動會劣化加工精度;準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)能夠抑制擴散層流動,保證擴散層均勻分布,電解加工出大長徑比、小錐度的圓柱電極。通過單變量工藝實驗研究主要工藝參數(shù)(極-液距離、占空比和脈沖峰值電壓)對加工效果的影響,并優(yōu)化工藝參數(shù)。針對鈦合金自鈍化特性,提出采用非水基電解質(zhì)——乙二醇基電解質(zhì)電解加工鈦合金微細(xì)結(jié)構(gòu)。對比鈦合金在水基電解質(zhì)和乙二醇基電解質(zhì)中的極化曲線、電化學(xué)腐蝕過程和加工區(qū)域底面狀態(tài),研究鈦合金的電化學(xué)腐蝕機理。在水基電解質(zhì)中,由于陽極極化,鈦電極表面不斷生成氧化膜,劣化加工精度。在乙二醇基電解質(zhì)中,固有氧化膜破除后,不再形成新的氧化膜,加工精度高。利用自主搭建的精密電解加工平臺,在乙二醇基電解質(zhì)中進行微孔加工的工藝實驗。通過工藝實驗研究脈沖峰值電壓、進給速度和占空比對加工精度和加工效率的影響,在實驗條件下得到最優(yōu)參數(shù)為:脈沖峰值電壓40 V、進給速度1μm/s、占空比12.5%。利用最優(yōu)參數(shù)在鈦板上加工出深300μm,平均直徑148μm的深微孔。增加工件在X-Y平面上的運動,采用乙二醇基電解質(zhì)中進行微槽的電解加工實驗。分析影響加工精度的主要因素,通過工藝實驗研究行走速度、初始加工間隙和脈沖峰值電壓對加工效果的影響,在實驗條件下得到最優(yōu)參數(shù)為:行走速度3μm/s,初始加工間隙10μm,脈沖峰值電壓30 V。利用最優(yōu)參數(shù)在鈦板上加工出形狀精度高、表面質(zhì)量好的“TJU”字母圖案。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.23;TG661
【部分圖文】：

圖 1-1 微細(xì)銑削加工的微結(jié)構(gòu)[6,7]微細(xì)機械加工方法細(xì)機械加工方法還包括微細(xì)磨削（Micro-grinding）和ping）加工等。加工的磨具是具有微小磨粒的微砂輪或微磨棒，通過磨削，可用于鈦合金微結(jié)構(gòu)的加工和后處理，能加工微米或亞工精度高，加工面光滑平整。但是磨具尺寸小，剛度不足獲得足夠的磨削線速度，磨具轉(zhuǎn)速快，對設(shè)備的要求高，國的 Aurich 等人利用直徑 4 μm 的微磨棒，加工出粗糙構(gòu)[9]。加工多用于加工鈦合金微孔，在儀器儀表制造等行業(yè)應(yīng)用與對應(yīng)形狀的凹模，施加一定的外力，將板材沖出一定尺 等采用微細(xì)沖壓加工方法，沖壓出直徑 25 μm 的微細(xì)孔

實現(xiàn)無接觸加工[11]。激光微細(xì)加工有很多優(yōu)點：應(yīng)、導(dǎo)電性等影響；光斑集中，光斑直徑可以小于 1μm，足存在切削力，不受刀具剛度影響，可以加工薄壁類工件加工最初用來加工微孔，尤其適合加工大長徑比的微細(xì)孔刻寫復(fù)雜的圖案和花紋。其中，微細(xì)激光立體光刻技術(shù)，激光加工技術(shù)，能夠加工出具有三維曲面的復(fù)雜微細(xì)結(jié)研究突飛猛進，飛秒激光甚至皮秒激光的出現(xiàn)，大大推動展。飛秒是 10-15s，飛秒激光即脈沖寬度在飛秒量級的激功率以及極強的聚焦能力，而激光所需能量維持在較低水學(xué)者使用飛秒激光加工出的高精度深微孔，孔深 1 mm[13激光在不銹鋼板上加工出微齒輪結(jié)構(gòu)，如圖 1-（b）所示[1仍然有很多問題無法解決，例如：對材料吸光性要求高，輔助噴砂預(yù)處理；加工面粗糙，表面精度不足；工件受熱變形；激光器設(shè)備昂貴，不利于大范圍推廣和應(yīng)用。

圖 1- 1 LIGA 技術(shù)的加工過程[15]準(zhǔn) LIGA 技術(shù)來解決上述問題。準(zhǔn) LIGA 技術(shù)是線，降低生產(chǎn)成本，簡化工藝流程，例如激光術(shù)、硅準(zhǔn) LIGA 技術(shù)、紫外線立體成形光刻技一些問題，如產(chǎn)品的深寬比減小，加工精度降細(xì)加工工（Ultrasonic Micro-machining）是向帶有磨粒粒在工件表面振動、拋磨、沖擊，并發(fā)生空化的[18]。超聲微細(xì)加工適合鈦合金等脆硬材料的大，而且加工精度高，表面粗糙度達到 Ra 0.變形。工主要用來加工深小孔。日本學(xué)者研制出型號

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張立新;;難加工件復(fù)雜型面的高效精密電解加工工藝及裝備[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2018年06期

2 尹飛鴻;蔣麗偉;何亞峰;干為民;;電解加工新工藝及發(fā)展趨勢[J];機械設(shè)計與制造工程;2018年01期

3 魏曾;;微細(xì)電解加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J];機械制造;2018年04期

4 尹飛鴻;楊煉;何亞峰;蔣麗偉;吳小鋒;;孔的電解加工技術(shù)[J];機械設(shè)計與制造工程;2018年09期

5 廖愛珍;;電解加工零件的防銹工藝[J];腐蝕與防護;1989年04期

6 雷廷玲;黃明濤;張明岐;褚玉程;程小元;;鈦合金整體葉盤葉型精密振動電解加工實驗研究[J];電加工與模具;2017年02期

7 于立秋;劉桂禮;李勇;孔全存;劉國棟;;變參數(shù)微細(xì)電解加工變截面孔的實驗研究[J];電加工與模具;2017年03期

8 王寧峰;朱增偉;王登勇;何斌;;旋印電解加工輔助陽極設(shè)計和試驗研究[J];機械制造與自動化;2017年05期

9 李紅英;張明岐;馮健;程小元;張志金;;照相電解加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J];航空制造技術(shù);2015年Z2期

10 何宇斌;王冠;黃紅光;;加工電壓對微細(xì)電解加工凹槽的影響研究[J];現(xiàn)代制造工程;2016年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王峰;趙建社;楊振文;劉鼎銘;田宗軍;;深窄槽結(jié)構(gòu)脈沖與振動耦合電解加工試驗研究[A];特種加工技術(shù)智能化與精密化——第17屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（摘要）[C];2017年

2 李豐博;郗大來;李寧;;微細(xì)電解加工技術(shù)研究現(xiàn)狀[A];中國計量協(xié)會冶金分會2018年會論文集[C];2018年

3 孔全存;李勇;劉國棟;李朝將;佟浩;;微細(xì)電解加工的抑氣促溶機理及其脈沖電源實現(xiàn)[A];第16屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2015年

4 陳遠(yuǎn)龍;聶壯;方明;;變截面彎管電解加工工裝的流固耦合分析及優(yōu)化設(shè)計[A];第16屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2015年

5 劉國棟;李勇;孔全存;佟浩;;不銹鋼304上微細(xì)電解加工用電解液的優(yōu)選研究[A];第16屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2015年

6 劉勇;朱荻;曲寧松;曾永彬;黃紹服;余宏兵;;鎳基高溫合金的微細(xì)電解加工工藝研究[A];第13屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

7 范植堅;王崗罡;唐霖;王天誠;;磁場輔助電解加工裝置的磁場設(shè)計和試驗[A];陜西省機械工程學(xué)會特種加工分會第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

8 陳偉;劉壯;謝巖甫;;錐形電極對微小孔電解加工定域性的影響[A];2010年“航空航天先進制造技術(shù)”學(xué)術(shù)交流論文集[C];2010年

9 胡瑞欽;李勇;孔全存;;微細(xì)電解加工倒錐孔的仿真與實驗[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

10 李紅英;程小元;張明岐;;雙極性脈沖精密振動電解加工技術(shù)[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 MEB記者 于紅;制造+工藝 實現(xiàn)精密電解高效加工[N];機電商報;2018年

2 中航工業(yè)制造所 張明岐;在不斷超越的道路上前行[N];中國航空報;2013年

3 中航工業(yè)制造所 程小元;精密振動電解[N];中國航空報;2014年

4 本報記者 韓宵宵;埃馬克：整體葉盤多軸聯(lián)動 數(shù)控精密電解加工技術(shù)滿足未來需求[N];中國航空報;2013年

5 本報記者 胡啟林;埃馬克：以電解加工技術(shù)應(yīng)對難加工材料[N];中國工業(yè)報;2013年

6 李艷艷;豫光：用心詮釋“精細(xì)化”[N];經(jīng)理日報;2007年

7 本報記者 焦靜波　通訊員 劉娜;聚合優(yōu)勢 打造高端[N];中國航空報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 谷洲之;擴壓器套形電解加工基礎(chǔ)研究及應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2017年

2 方明;高頻脈沖電化學(xué)精密加工多場耦合理論與工藝研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

3 吳修娟;微納電解加工基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 王維;群小孔電解加工的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

5 徐惠宇;微細(xì)電解加工系統(tǒng)及其相關(guān)工藝的研究[D];南京航空航天大學(xué);2005年

6 陳遠(yuǎn)龍;電解加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫及電解加工基本工藝規(guī)律研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2000年

7 王希;電解加工間隙智能監(jiān)控方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

8 鮑懷謙;超純水微細(xì)電解加工的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

9 王明環(huán);微細(xì)電解加工實驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

10 王蕾;發(fā)動機葉片高精度電解加工陰極設(shè)計系統(tǒng)及實驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張輝;基于乙二醇的非水基鈦合金電解加工機理及關(guān)鍵工藝研究[D];天津大學(xué);2018年

2 李名鴻;微細(xì)電解高效鉆銑削加工技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2018年

3 牛靜然;高頻脈沖微細(xì)電解鉆銑削加工多物理場仿真及試驗研究[D];山東大學(xué);2018年

4 王裕棣;振動進給電解加工技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

5 衛(wèi)宸瑜;脈沖電化學(xué)加工振動進給系統(tǒng)研制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

6 汪敏;鎳基高溫合金電解加工研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

7 王曉航;微孔電解加工中側(cè)隙問題研究[D];大連理工大學(xué);2018年

8 顧大維;Ti-48Al-2Cr-2Nb電化學(xué)溶解特性及葉片電解加工試驗研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

9 齊新新;柔性金屬箔群槽微細(xì)電解加工技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

10 呂焱明;鈦合金深窄槽電解加工技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2018年

本文編號：2829612