本文關(guān)鍵詞：鯊魚皮減阻微溝槽滾壓復(fù)制技術(shù)基礎(chǔ)研究

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【摘要】：隨著能源危機日益嚴峻,如何減阻己成為社會發(fā)展的迫切需求。鯊魚皮微溝槽結(jié)構(gòu)具有良好的減阻和自清潔功能,以鯊魚皮微溝槽結(jié)構(gòu)為原型制造出的仿鯊魚皮可以實現(xiàn)7%左右的減阻率。但是如何高精度、大面積、高效率的復(fù)制真實鯊魚皮微溝槽結(jié)構(gòu),仍是尚未解決的難題。針對以上問題,本文主要展開以下研究：首先,以真實鯊魚皮微溝槽結(jié)構(gòu)為模板進行微熱壓實驗。通過單因素實驗分析熱壓溫度、熱壓壓力和熱壓時間對熱壓成型質(zhì)量的影響,確定較優(yōu)的熱壓參數(shù)。實驗結(jié)果表明：熱壓成型的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模板表面微溝槽形貌清晰,輪廓分明。微溝槽中心高度平均值可達32.3 gm,中心槽寬平均值可達1O0μm,相較于鯊魚皮模板中心高度值減小3.6%,中心槽寬值增大5.2%。其次,將熱壓后的仿鯊魚皮PMMA模板進行導(dǎo)電化處理,以處理后的PMMA模板作為陰極進行微電鑄實驗,優(yōu)化微電鑄工藝參數(shù)。實驗結(jié)果表明：微電鑄銅表面的鯊魚皮微溝槽結(jié)構(gòu)清晰,復(fù)制精度較高,微溝槽中心高度值可達31.5 μm。相較于熱壓模板的微溝槽中心高度減小2.5%,相較于鯊魚皮模板減小6%,復(fù)制精度高于平面熱壓。然后,以微電鑄后的仿鯊魚皮銅片作為電火花加工的工具電極,在模具鋼NAK80表面進行微溝槽結(jié)構(gòu)的復(fù)制。實驗研究微電鑄的陰極電流密度和電火花工藝的回路組合對電極損耗和工件質(zhì)量的影響,并分析鱗片之間的高度差對加工質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：鱗片之間高度差較小時,工件表面微溝槽結(jié)構(gòu)較清晰；當(dāng)陰極電流密度為3 A/dm2時,工具電極損耗較小,工件表面微溝槽較為清晰；采用PS+NP回路組合工具電極損耗小于SC+GM回路,工件表面質(zhì)量較好。最后,以熱壓后的仿鯊魚皮PMMA模板和電火花加工的NAK80模板作為滾壓模具,以聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜作為滾壓材料,研究模具溫度、滾壓間隙、滾壓速度對成型質(zhì)量的影響。研究表明：在模具溫度較低、滾壓間隙較小、滾壓速度較低的條件下,滾壓成型效果較好。研究兩種模具滾壓成型質(zhì)量可知,PMMA模板作為模具時滾壓成型精度較高,PET表面微溝槽中心高度值最大為25μm,中心槽寬平均值為90μm但模具壽命較短；使用NAK80模具時滾壓成型質(zhì)量相對較低,微溝槽不完整,但模具壽命高,滾壓多次后模具表面結(jié)構(gòu)幾乎無變形。
【關(guān)鍵詞】：鯊魚皮 微溝槽 仿生 滾壓成型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306;TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究背景與意義10-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-24
• 1.2.1 鯊魚皮復(fù)制技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 微結(jié)構(gòu)成型技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.3 滾壓成型技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-24
• 1.3 存在的問題24-25
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容25-26
• 2 鯊魚皮微溝槽微熱壓實驗26-38
• 2.1 鯊魚皮預(yù)處理26-27
• 2.2 實驗設(shè)備及實驗材料27-29
• 2.2.1 實驗設(shè)備27-29
• 2.2.2 實驗材料29
• 2.3 實驗方案設(shè)計29-31
• 2.4 實驗結(jié)果與分析31-37
• 2.4.1 溫度對成型結(jié)果的影響31-33
• 2.4.2 壓力對成型結(jié)果的影響33-36
• 2.4.3 時間對成型結(jié)果的影響36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 3 鯊魚皮微溝槽微電鑄實驗研究38-48
• 3.1 微電鑄基本原理38-39
• 3.2 初步微電鑄實驗設(shè)計及實驗材料39-40
• 3.2.1 實驗設(shè)計39-40
• 3.2.2 實驗材料40
• 3.3 電鑄工藝參數(shù)對電鑄銅層微觀形貌的影響40-43
• 3.3.1 陰極電流密度對電鑄層微觀形貌的影響40-42
• 3.3.2 正向占空比對電鑄層微觀形貌的影響42
• 3.3.3 添加劑對電鑄層微觀形貌的影響42-43
• 3.4 微溝槽電鑄實驗43-46
• 3.5 實驗結(jié)果與分析46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 4 鯊魚皮微溝槽滾壓模具電火花加工48-57
• 4.1 電火花加工基本原理48-49
• 4.2 電火花加工微溝槽實驗過程49-50
• 4.3 電火花加工出現(xiàn)的問題及解決辦法50-52
• 4.3.1 工具電極與工作臺面產(chǎn)生火花放電50-51
• 4.3.2 工件表面微溝槽結(jié)構(gòu)不連續(xù)51-52
• 4.4 微電鑄工藝中陰極電流密度對電火花加工精度的影響52-54
• 4.4.1 陰極電流密度對工具電極損耗的影響53
• 4.4.2 陰極電流密度對工件表面形貌的影響53-54
• 4.5 不同回路組合對電火花加工質(zhì)量的影響54-55
• 4.6 實驗結(jié)果與分析55-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 5 鯊魚皮微溝槽滾壓成型實驗研究57-71
• 5.1 實驗方案57-58
• 5.2 實驗設(shè)備和實驗材料58-59
• 5.2.1 實驗設(shè)備58-59
• 5.2.2 實驗材料59
• 5.3 滾壓成型工藝59-60
• 5.4 實驗過程60-61
• 5.5 實驗結(jié)果與分析61-70
• 5.5.1 模具溫度對成型精度的影響61-63
• 5.5.2 滾壓壓力對成型精度的影響63-65
• 5.5.3 滾壓速度對成型精度的影響65-67
• 5.5.4 兩種模具成型結(jié)果的對比67-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻】

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本文編號：743758