微细电解加工用中空电极的制备

为了改进加工间隙内电解产物的排出条件和加速电解液的更新,提出了一种嵌套式微细中空电极的精确可控焊接制备工艺。仿真分析了电极的过流特性,优化了电极长度,并进行了性能测试及加工实验。通过穿丝、黏结、嵌套尺寸及位置调整和焊接工序,制备出加工段内径为65μm、外径为130μm、长3.25mm左右,后段便于装夹和连通的嵌套式中空电极。在供液压力为1.15 MPa时,其出口流速可达10m/s左右。利用制备的中空电极,开展微细孔电解加工实验,在0.5mm厚不锈钢片上加工出最小入口孔径约为157μm,出口孔径约为133μm的微细孔,并将其延伸应用于微结构加工中,铣削出了长554μm、宽160μm、深224μm的微细T型槽。实验结果表明:制备的微细中空电极有效提高了加工间隙内电解液的流动特性,且连/导通可靠、装夹方便,适用于高深宽比微结构的电解加工。     

双极性电泳法的微细中空电极侧壁绝缘层制备

针对孔径(100～200)μm高深宽比微细孔电解加工中,电极侧壁绝缘层在电解液冲击和气泡撕裂中易损伤/脱落等问题,提出一种基于丙烯酸环氧树脂双极性电泳法的微细中空电极侧壁绝缘制备工艺。通过工艺参数优化后,利用所制备的侧壁绝缘电极,开展加工对比实验,结果表明双极性电泳法所制备的侧壁绝缘层,具有较高的致密性、均匀性、耐久性和一致性,其性能符合微细电解加工对电极侧壁绝缘层的特殊要求。最后,在500μm厚304钢片上加工出入口约168.4μm、出口约165.8μm、锥度约为0.15°的高深宽比微细孔,其锥度降低了约60%以上,基本为直孔,可满足实际需求,进而验证了本方法的应用可行性。     

基于微流控芯片荧光检测的LED光源自适应补偿方法

针对微流控芯片免疫荧光检测中LED光源不稳定导致检测区和质检区荧光采集同步实时性较差的问题,提出了一种基于光源漂移特性的自适应补偿方法。通过分析光源呈负指数形式衰减的漂移特性,引入光源时变补偿因子,对光源进行自适应补偿,实现微流控芯片高精度、高稳定性检测。对比实验结果表明光源时变补偿因子具有自适应性,且经过补偿后,免疫荧光检测的分辨率达到0.01 ng/mL,CV值(离散系数,coefficient of variation)提高约50%,验证了其应用可行性。     

微细硅工具电极的制备及其微细电解加工实验

提出了一种采用重掺杂单晶硅作为工具电极基体、二氧化硅/氮化硅作为绝缘层的硅工具电极用于微细电解加工。设计了利用体硅湿法腐蚀实现电极基体成形,化学气相沉积制备绝缘层的微细硅工具电极制备工艺。初步实验得到电极加工部尺寸约为100μm,绝缘层厚度为800 nm的硅工具电极。利用高速旋转的微细硅工具电极在18Cr Ni8材料上加工出了微细沟槽结构和微细通孔。实验结果验证了侧壁绝缘层对杂散腐蚀抑制作用的有效性。经过96 min的持续加工实验,电极绝缘层保持了可靠的绝缘效果。     

基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测

根据微细电解加工中工具电极下端面面积远小于工件表面的非对称特征,在水基中性盐钝性电解液侧流冲入和金属电极处于钝化状态的条件下,提出了一种基于双电层电容的微细电解加工间隙的在线检测方法．在微细工具电极和／或工件上不外加传感器的前提下,利用工具电彬溶液界面上双电层电容值随加工间隙增大而单调递增的变化关系,精确、快速地实现加工间隙的在线检测．在冲液速度为1．058m／s的条件下,当加工间隙在O．100μm时,可在数毫秒内在线检测出微细电解加工间隙的大小,数值仿真与实验测量值之间的最大相对误差小于10％．为实现高精度、高质量、稳定的微细电解加工提供必要条件．     

剪切式压电喷头多致动壁结构制备及特性分析

剪切式压电喷头多致动壁结构是压电喷头的核心部件,针对国外在这一领域的长期垄断,通过对致动壁的特性分析,设计了剪切式压电喷头多致动壁结构,并探索出一种改进的制备工艺。通过极化、切割、二次极化、镀电极和焊线工艺,制备出长、宽、高分别为9.5mm、70μm、400μm的致动壁和液体腔。在有限元分析软件COMSOL下构建致动壁结构仿真模型并进行测试实验。结果显示,壁间电压在0～60V内,致动壁振动位移与其施加电压大小呈近似线性关系,仿真与实验与结果平均偏差约为4nm,最大偏差6.4nm,两者吻合度达87%,符合喷墨要求,为剪切式喷头的研制提供了应用可行性。     

气膜冷却孔电火花加工参数优化及重熔层厚度测量实验

气膜冷却孔加工表面粗糙度、重熔层厚度直接影响航空发动机服役寿命。兼顾叶片气膜冷却孔加工效率和重熔层厚度,研制了加工参数在线可调的窄脉宽高峰值电流脉冲电源系统,进行了气膜冷却孔电火花加工参数优化实验,寻找重熔层厚度和加工效率的显著影响因素。在此基础上,采用灰关联度分析法进行多目标优化,利用优化后的加工参数,得到了较理想的实验结果。     

变参数微细电解加工变截面孔的实验研究

为提高微细电解加工高深宽比变截面孔的形状精度,通过仿真分析加工过程中不同的参数变化时间间隔对变截面孔形状精度的影响,设计并实现了一种变参数加工控制方法。在1 mm厚的18CrNi8工件上进行变参数微细电解加工实验,加工出孔径200~320μm(深宽比约为5)的变截面孔。结果表明:参数变化时间间隔为1 s时,形状平均误差为9μm,相比于其他时间间隔,其平均误差减小约85%,较好地满足了设计要求,也验证了该变参数加工控制方法的有效性。     

可调谐激光光谱系统中光学条纹的补偿方法

为了消除光学条纹对检测精度的影响,基于光学条纹的映射特性,提出了一种可有效补偿光路中平行介面造成的光学条纹的方法。在CO₂检测系统中进行了理论分析和实验验证,并展示了该方法的使用过程及补偿结果。结果表明,即使在光学条纹漂移的情况下,该方法仍可有效补偿光学条纹,使测量信号与标准气体吸收信号的拟合相关度由0.8298提升至0.9934,体积分数测量值标准差由1260×10-6降低至48.5×10-6。该方法极适合补偿检测器窗、气体池窗以及其它已集成于系统的光学元件造成的光学条纹,在可调谐二极管激光器吸收光谱技术领域具有较大的应用价值。