管电极电解加工三角孔实验研究

管电极电解加工作为一种采用中空金属管作为工具阴极,对阳极工件进行溶解去除的加工技术,在加工异形孔方面具有独特的优势。以异形孔中的三角孔作为加工对象,研究了初始加工间隙、进给速度及电压等因素对电解加工精度的影响。结果表明:减小初始加工间隙、提高进给速度及降低电压可显著降低三角孔侧壁的锥度,并提高电解加工精度。研究结果对三角孔及异形孔的高精度、高效率加工具有一定的指导意义。     

涡轮叶片电解加工阴极设计方法研究

电解加工技术是目前航天航空发动机核心零部件涡轮叶片的主要加工方法之一。叶片电解加工工具阴极设计方法与修正是提高叶片电解加工精度的关键。电解加工中阴极进给角度、工件装夹角度和工件型面法线方向夹角的规范性和均匀性是影响阴极设计准确性的重要因素。分析某小型发动机涡轮转子叶片三维模型结构,建立叶片型面上各采样点对应的阴极工具型面加工间隙的分布规律模型。优化阴极进给角度与毛坯件装夹角度,结合电场仿真分析进行优化,研究提高阴极型面设计精确度的电解加工阴极型面模型的设计方法。     

电极侧壁绝缘微细孔电解加工工艺研究

将超声振动技术应用于微细孔的电解加工中,以排除间隙内的加工产物,然而,超声空化现象产生的冲击力会影响电极表面的绝缘层,并加速其破坏。为提高侧壁绝缘电极的使用寿命,采用微弧氧化和阴极电泳工艺在微细钛电极表面形成由陶瓷膜和电泳漆膜组成的双绝缘层。通过超声振动辅助微细孔电解加工实验,对电极侧壁双绝缘层的耐久性进行验证,并分析了超声振动功率、电解液浓度和加工电压对双膜侧壁绝缘电极微细孔加工精度的影响。实验表明:双绝缘层电极在超声辅助微细孔电解加工中显示了很强的绝缘耐久性;当超声振动功率超过一定值后,微细孔电解加工能稳定进行,之后,随着功率的增加,孔的精度改善很小。在稳定加工中,需降低电解液浓度和加工电压,从而减小杂散腐蚀,保证加工孔的形状精度。     

关于电解加工遗传误差的分析

本文对电解加工误差的主要组成部分——遗传误差,进行了比较全面的分析。文中着重分析了提高去除速度比以减小遗传误差的三条主要途径: 1.选用合适的钝性电解液,以改善电流效率特性,从阳极膜与电流效率的相互关系中,寻求阳极/电解液的合理匹配,利用过钝化区阳极膜特征的变化,获得良好的电流效率特性。 2.采用混气电解加工,以改善电导特性。通过设计合理的混合腔和选用适量的气、液流量,使加工间隙内的气液混合比获得合理的分布,保证良好的电导特性。 3.采用高速进给,以实现小间隙加工。通过改进设备条件和精心设计阴极,缓和加工间隙小与电流密度大的矛盾,使进给速度大幅度提高,从而实现小间隙加工。电解加工过程是在小间隙、大电流密度、高电解液流速和强电解质溶液的特定条件下,在工件阳极和电解液的界面上所进行的阳极溶解过程。由于阳极溶解的需要及其结果,在工件和工具电极之间存在着加工间隙。同时,由于影响阳极溶解的因素很多,且其变化规律又较复杂,致使加工间隙也随之变化多端。这种加工间隙的存在及其变化,就是电解加工误差的主要来源。因此,加工误差实质上是工件表面上阳极溶解不均匀性的宏观反映。对加工误差的分析,必须连系阳极溶解过程的本质,及其伴生的加工间隙,才能逐步认识其变化规律,寻求提高电解加工精度的有效途径。电解加工的综合误差是由四方面误差组成: (1)遗传误差:由于毛坯余量不均匀而产生的误差; (2)复制误差:由于加工间隙不均匀而产生的误差; (3)重复误差:由于加工间隙不稳定而产生的误差; (4)工具误差:由于工具型面不正确而产生的误差。本文试就遗传误差问题作简要分析。     

微细阵列群电极电解加工关键技术研究

提出了基于阴极优化的微细阵列圆柱凸台群电极电化学腐蚀加工法。根据电化学腐蚀基本原理,通过有限元方法分析计算群电极电化学腐蚀加工过程中的电极表面电场分布,以电流密度分布均匀性为目标,优化设计阴极形状,并进行阵列群电极制备。在制备出直径均匀的阵列群电极的基础上,探索用局部涂胶保护法制备大长径比的盘状阵列群电极,用于微细孔电解加工,进一步提高电解加工的定域性。     

异形深孔电解加工过程的流场优化

针对异形深孔电解加工过程中进出口流场突变现象、加工间隙流场分布不均、工艺稳定性相对较差等问题,以深径比12∶1的异形孔零件为研究对象,对加工开始、加工稳定、加工穿透各个阶段流场分布进行仿真优化研究。通过导流结构、多孔通液阴极结构保证电解加工进出口流场平稳性;采用合理的电解液压力、复合进给加工模式等措施改善流场分布均匀性,避免空穴现象。基于流场仿真优化结果,开展了异形深孔连续电解加工试验,孔尺寸精度可控制在0.03 mm。     

微细阵列孔的电解加工精度研究

从电解加工的特点出发,对影响微细阵列孔加工精度的因素进行了分析.电解加工过程中,工具阴极和工件阳极之间存在加工间隙是导致误差的根源.微细阵列孔的电解加工误差可分为复制误差和重复误差,电场强度的分布状态和杂散腐蚀是造成复制误差的最重要因素,而气泡在加工区域的堆积导致了重复误差的产生.通过理论和实验分析,为实验加工提供了提高加工精度的措施和办法.     

振动电解加工脉冲参数对TC17钛合金成形质量的影响研究

通过振动电解加工TC17钛合金浅孔,研究了振动电解加工脉冲参数对浅孔中心凸台成形精度及凸台顶部非加工面杂散腐蚀的影响,并利用ANSYS软件进行加工区域电场分析。结果表明:TC17钛合金非加工表面易受杂散腐蚀,在电流密度约10 A/cm2时会发生点蚀;脉冲宽度是影响TC17钛合金电解加工精度和质量的主要参数,随着脉宽减小,凸台底部直径更接近电极内孔直径,凸台锥度显著降低,同时非加工面杂散腐蚀明显减弱,而单纯增大脉间宽度效果并不明显。     

双极性脉冲电解加工端面杂散腐蚀控制

电解加工过程中工件材料被氧化后以离子形式溶于电解液中形成已加工表面,但由于电场无法被完全约束在期望加工区域中,非加工表面也会参与电解反应,形成端面杂散腐蚀,降低工件表面质量.为减少电极进给至平衡间隙期间电极端面对工件非加工表面的杂散腐蚀,采用正负对称的辅助双极性脉冲方法,通过脉冲极性切换,有效抑制了加工初始阶段电极腐蚀作用,从而提高工件表面质量.     

针对慢波微结构的电解射流加工电流密度调制研究

为提高电解射流加工的定域性,提出一种将电极丝伸出喷嘴,使其被高速电解液束约束的电极丝前置电解射流加工方法,通过建立电场模型对电解射流加工的电流密度分布进行仿真研究,并经对比实验验证该方法的有效性。结果表明:电极丝前置方法可有效地集中电流密度分布,相比于传统电解射流加工,电极丝前置电解射流加工方法可增大凹坑的深径比,明显提升凹坑内的表面质量,并具有更高的加工效率。     

Design of Electrode Profile In Electrochemical Manufacturing Process

Accurate prediction of electrode shapes is most important in electrochemical manufacturing process which includes electrochemical machining and electroforming. In the former process, the electrode design is focused on the prediction of the cathode tool which significantly affects the machining accuracy. In the electroforming process, the anode electrode shape determines the current density distribution and so the properties of the deposited metal. This paper proposes a finite element approach to accurately determine these electrode profiles. The proposed method does not require Iterative redesign process, therefore provides excellent convergence and efficient computing. Close agreements between theoretical and experimental results have been observed.     

Impact of the shape of electrode-tool on radical overcut of micro-hole in electrochemical micromachining

To make use of the full capability of electrochemical micro-machining (EMM), a meticulous research is needed to improve the material removal, surface quality and accuracy by optimizing various EMM process parameters. Keeping this in view, an indigenous development of an EMM machine set-up has been considered to carry out a systematic research for achieving a satisfactory control on the EMM process parameters to meet the micromachining requirements. In this study an EMM machine has been developed and experiments were conducted to study the influence of some of the major process parameters such as the machining voltage, electrolyte concentrations, the pulse-on-time and the machining current on the machining rate and accuracy. The effect of the shape of the tool electrode tips on EMM has been investigated experimentally with 304 stainless steel sheets. The machining rate and the overcut are significantly influenced by the shape of the tool electrode tip.     

Enhancement of mass transport in micro wire electrochemical machining

In micro wire electrochemical machining, the machining gap between the cathode wire and anode workpiece is so tiny that it is difficult to remove electrolysis products and renew electrolyte, leading to frequent electric short circuits and quite low processing speed. Three approaches of enhancing mass transport, electrolyte flushing along the wire, wire traveling in one direction and micro-vibration of cathode wire have been studied theoretically and experimentally in this paper. The results demonstrate that the proposed methods significantly enhance the mass transport and thus improve the machining stability, the productivity and the surface quality for micro wire electrochemical machining.     

Analysis of the electrochemical behaviors of WC–Co alloy for micro ECM

Micro electrochemical machining (ECM) of tungsten carbide with cobalt binder (WC–Co) was studied using ultrashort pulses. In ECM, the machining characteristics were investigated according to machining conditions such as electrolyte, workpiece potential, and applied voltage pulse. Using a mixture of sulfuric acid and nitric acid, microstructures with a sharp edge and good surface quality were machined on tungsten carbide alloy. The potentials of workpiece electrode and tool electrode were determined by considering the machining rate, machining stability, and surface quality of products. With the negative potential of the workpiece electrode, oxide formation was successfully prevented and shape with good surface quality in the range from R_a 0.069 μm to 0.075 μm were obtained by electrochemical machining. Moreover, the performance of ECM, which includes machining gap, tapering, surface roughness, and machining time, without tool wear was compared with that of electrical discharge machining (EDM). Microstructures of WC–Co with a sharp edge and good surface quality were obtained by electrochemical milling and electrochemical drilling. Micro electrochemical turning was also introduced to fabricate micro shafts.     

电极结构对短电弧-电化学复合加工深窄槽影响研究

深窄槽结构具有尺寸小、深宽比较大的特点,狭小的加工区域存在排屑不畅、散热效果差等问题。为解决深窄槽加工过程中排屑困难的问题,提出通过优化电极结构来提升深窄槽短电弧-电化学复合加工的稳定性。分别设计单孔、多孔及螺旋3种管状电极结构,对不同电极结构加工时的间隙流场状态进行仿真研究。对比不同电极结构极间介质流速与压力的分布状态,并对仿真结果进行实验验证,探究电极结构对短电弧-电化学复合加工性能包括加工效率、尺寸精度、表面质量等指标的影响。实验结果表明：螺旋电极结构相比于单孔电极和多孔电极更能改善极间的流场状态,在保证深窄槽尺寸精度的情况下提高了加工效率与表面质量。     

综合改善微细电解加工精度的工艺研究

电解加工的阳极电化学溶解原理使其在微细加工领域具有巨大的发展潜力,但杂散腐蚀和流场条件恶劣制约加工精度的提高.分析了影响微细电解加工的主要因素,提出综合改善微细电解加工精度的工艺途径.理论分析和实验研究均表明:将LIGA工艺制备高质量微细阵列电极、电极侧壁绝缘、高频脉冲电流及非线性电解液加工、电极间歇回退伺服控制等方法有机结合,能有效约束电场、改善流场,提高微细电解加工的精度.     

燃气弯管弧面结构电解铣削加工特性研究

液氧煤油火箭发动机燃气弯管具有尺寸较大、形状特殊的三维空间弧面结构,利用传统拷贝式电解加工技术难以获得理想的加工形貌。针对弧面结构燃气弯管的加工难点,研究采用电解铣削技术进行加工,基于新一代液氧煤油火箭发动机燃气弯管的尺寸等比缩小样件,试验了具有弧面结构的316L不锈钢在NaCl溶液中不同工艺参数下的电解铣削加工特性。结果表明:在电压40 V、加工间隙0.3 mm、电极扫描速度20 mm/min的加工参数下可得到表面形貌良好的90°圆弧面工件,初步验证了电解铣削技术进行宏观尺度弧面结构的加工可行性。     

微细电火花伺服扫描加工实验研究

进行微细电火花三维扫描加工时，由于电极损耗相对严重，导致形位公差难以保证和加工效率较低。该研究分析了电火花加工常规的电极损耗补偿方法，提出了基于放电间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿的微细电火花三维扫描加工方法。辅助以电极电接触感知工件平面和加工原点，三维结构加工实验显示，采用间隙伺服控制进行电极损耗实时补偿有利于提高扫描加工微三维结构的形位精度和加工效率。     

整体叶轮电火花加工电极的成形电铸

电火花加工是整体叶轮的主要加工工艺方法之一,其中工具电极的制造是关键.研究了采用电铸技术制备电火花加工工具电极.由于电极结构复杂,电沉积时电场发生畸变,导致阴极表面的电场分布极不均匀,侧壁与底部结合处的电流密度远小于阴极表面其他地方的电流密度,针对这种情况,通过增加辅助阳极、屏蔽侧面等改善措施,成功制备了工具电极.