用高转速微电极电解钻削深小孔

针对难切削材料的深小孔加工,提出一种有效排屑、迅速补充电解液的新工艺——高转速微螺旋电极电解钻削加工工艺,并对该工艺进行了机理分析与试验研究。研究了电极转速、电压、脉冲频率、进给速度等工艺参数对深小孔电解钻削加工精度和稳定性的影响,提出合理匹配上述参数可在较高加工效率下获得高的加工精度和加工稳定性。基于硬质合金微螺旋电极用自行研制的高精度微细电解系统成功地在高温镍基合金GH4169上加工出了一组孔径小于0.5mm、深径比大于10、形貌较好,锥度较小,侧壁陡直,进出口边缘锐利的深小孔。试验结果表明,高速电解钻削加工工艺在深小孔加工方面很有潜力。     

管电极电解加工工艺过程稳定性研究

为提高管电极电解加工的稳定性,对管电极电解加工的极间流场进行建模仿真,分析底面流场分布与加工稳定性的关系。仿真所得到的底面压强分布变化规律表明,侧面间隙、底面间隙以及电解液流速均对底面流场分布有重大影响,从而影响管电极电解加工的过程稳定性。结合仿真分析,通过对影响加工稳定性的主要工艺参数,如绝缘层的涂覆厚度、工具进给速度、电解液供液压力进行优化,减少深小孔加工中火花、短路等现象的发生。采用优化的参数,利用群电极成功加工出深宽比为2的7×7小孔阵列,加工过程稳定,孔径均匀。     

百微米级微流道模具掩膜电解加工试验

为在304不锈钢上加工出符合技术要求的百微米级微流道图案,减小掩膜电解加工的杂散腐蚀现象,利用间隙可调的电解装置进行了系列试验研究。基于法拉第电解定律和静电场数学模型,应用Comsol软件静电场和动网格模块,模拟得到微流道沟槽的成型规律,并为电流密度、电解液浓度和加工时间的参数选取提供依据。通过实验,研究了微流道沟槽的几何形貌及杂散腐蚀程度的影响因素,进而优化了微流道沟槽的形状并提高了尺寸精度。试验结果表明:电流密度是影响杂散腐蚀的主要参数,采用9A/cm~2电流密度时杂散腐蚀小,侧向腐蚀系数EF为3.77;组合各参数,可以电解加工出平均尺寸为498.48μm,208.92μm的微流道沟槽,深度方向加工速度可达83.57μm/min,侧壁垂直且表面平整,将模具宽度和深度控制在(500±10)μm、(200±10)μm之间。满足微流道模具的技术要求。     

Ti-46Al合金微小孔电火花-电解复合加工工艺研究

应用电火花-电解复合加工方法,在Ti-46Al合金试件上进行电火花-电解复合加工小孔试验,研究峰值电流、脉冲宽度对小孔出、入口直径、小孔扩孔量、表面再铸层覆盖范围的影响规律。通过选择合适的电火花电规准及电解加工等工艺参数,能够获得加工质量较好、无再铸层的小孔。     

旋转超声电解复合加工小孔的仿真加工

为研究旋转超声电解复合加工小孔的成型过程,进行了旋转超声电解复合加工小孔试验,得到了不同加工时间孔的截面,并根据试验参数,进行了基于ANSYS的二维仿真加工和三维仿真加工。对小孔的入口直径、底面直径和加工深度进行了对比分析,结果表明由于三维仿真加工中采用了管电极,并考虑了电解加工中阴极超声高频振动对电解液电导率的影响,故其仿真结果更加接近试验值,间接证明了旋转超声电解复合加工小孔三维仿真加工的可靠性,展示了不同时刻的三维加工型腔,为旋转超声电解复合加工的成型过程和成型规律的研究提供了参考。     

电火花-电解复合加工的低电极损耗机理研究

微小孔电火花-电解复合高速制孔加工过程中,因电火花放电而导致的工具电极快速损耗,严重影响了微小孔的加工精度。针对该问题,研究基于溅射补偿的低电极损耗电火花-电解复合加工机理,通过实验验证采用中性盐浓液可促进溅射补偿速率、降低工具电极损耗,从而有效改善微小孔加工精度。通过电火花高速穿孔加工和电火花-电解复合高速制孔加工的对比实验发现,当采用中性盐浓液作为工作液时,工具电极端部工件材料成分含量比电火花高速穿孔加工多了7.34%,工具电极的损耗减少了14.7%。此外,优化实验表明,采用工作液电导率为10 m S/cm,脉冲宽度为15μs,脉冲间隔为38μs,峰值电流为8 A的工艺参数组合,可高效促进溅射层的形成,且工具电极损耗率低。     

气膜屏蔽微细电解加工方法研究

为实现金属表面微结构高精度、高效率、稳定加工,结合微细电解加工技术和气膜保护原理,提出了一种新的加工方法——气膜屏蔽微细电解加工。对气膜屏蔽微细电解加工时气泡产生的分布规律、保护气膜对水跃现象的影响、微凹坑成形形貌进行分析。结果表明,采用相同加工参数下,气膜屏蔽微细电解加工方法相对电化学射流加工方法,加工出的微凹坑表面粗糙度降低了29.4%、深径比增加了85%、杂散腐蚀减少,进一步验证了所提出加工方法的优越性。     

高转速螺旋电极微细电解钻削加工仿真及试验研究

航空发动机镍基合金叶片上的深小孔加工一直是航空制造业中难以解决的问题。介绍了一种用于深小孔加工的微细电解高效钻孔工艺。为了研究微细电解钻削加工过程中高转速螺旋微电极对深小孔加工精度和加工效率的影响规律,对加工间隙流场进行了仿真研究。仿真结果表明,一定转速下在电极表面所形成的绝缘气膜,可以极大减小甚至消除孔壁的二次电解作用,大幅提高加工精度;同时,加工区外的新鲜电解液因负压作用被强行压入加工间隙内,强化传质作用明显,可显著提高加工效率。最后,试验验证了以上仿真结论的正确性,表明微细电解高效钻削加工工艺在深小孔加工方面有着巨大的发展潜力和广泛的应用前景。     

超短脉冲电流微细电解加工技术研究

利用电化学腐蚀方法,在自制的电解加工机床上连续实现微细工具电极的制作和工件的加工,通过试验研究了超短脉冲的电压幅值和脉冲宽度对侧面加工间隙的影响。结果表明,减小脉冲宽度,降低加工电压,可以提高微细电解加工的精度。利用优化的加工参数,进行了微小孔加工、微细直写加工以及成形电极微细加工的实验。     

分流法小孔电火花加工与试验

介绍一种等面积分流法的小孔电火花加工方法,分析等面积电极放电的电火花加工过程,重点研究在等面积电极条件下,等面积单电极与分流多电极加工对加工速度、电极损耗、放电间隙的影响。进行了验证性试验,研究结果表明：小孔分流法加工与单电极加工相比,使加工速度略有减小、放电间隙略有变小、电极损耗略有增加,加工效果具有一致性;分流法电火花加工有利于小孔电火花加工的尺寸控制,通过等面积分流法改变加工工艺,用电火花机床稳定加工参数进行小于机床稳定加工临界值的更小尺寸的小孔加工,是一种新的微小孔电火花加工方法。     

低浓度电解液管电极电解加工冷却孔实验研究

以航空发动机常用材料Inconel718镍基高温合金为基材进行电解加工,得到气膜冷却孔。通过几组对比实验,分析了低浓度电解液电解加工中电极进给速率和加工电压对加工精度、加工效率和加工稳定性的影响,得到低浓度电解液电解加工冷却孔的最优工艺条件为:NaNO_3质量分数4%,柠檬酸钠质量分数2%,电极进给速率6μm/s,加工电压8 V,在该工艺条件下,精度控制好,加工效率高,加工过程稳定。     

高温镍基合金涡轮叶片气膜冷却孔电解加工基础试验研究

以探究工艺参数对冷却孔的加工精度和加工效率的影响为主要目的,以高温镍基合金Inconel718为基材进行电解加工气膜冷却孔的基础试验研究。首先利用正交试验初步优化了管电极电解加工冷却孔的参数,其次通过单因素试验进一步研究了电解液入口压力P、加工电压U和电极进给速度f等关键加工参数对加工精度及加工蚀除率的影响,最终确定了最优加工参数组合。试验结果表明:电极进给速度对单边间隙的影响最大,电解液入口压力对单边间隙的影响最小;加工电压对材料蚀除率的影响最大,进给速度对材料蚀除率的影响最小。试验获得的最佳加工参数为:电解液入口压力为0.4 MPa,加工电压为9 V,电极进给速度为0.42 mm/min,在此参数组合下加工出冷却孔的加工精度和加工效率为最优。     

螺旋电极电火花小孔加工排屑仿真和试验

在电火花小孔加工中,排屑困难一直是困扰加工速度的一个重要问题。通过对工具电极改进,用螺旋电极进行电火花小孔加工,使其改变加工过程中间隙流场的流动状态以及电蚀产物的受力,达到增强小孔加工过程中的排屑能力,进而提高加工速度的目的。利用Gambit软件建立仿真模型,应用Fluent对小孔加工过程中排屑进行仿真,对其压力场和速度场进行分析,研究其加工机理。在D703F高速电火花小孔加工机床上进行了试验研究,结果表明螺旋电极电火花小孔加工速度最大提高了20%。     

基于多场耦合的电解加工腐蚀模拟

为掌握电解加工过程中多物理场耦合机制,利用湍流气泡流模型对电解加工对电解加工中气液两相流场进行描述,并耦合电化学相关模型,分析了初始状态及不同时刻下的电流密度和工具阴极、工件阳极表面气泡率的分布规律.仿真结果表明:间隙两端的杂散电场和阴极表面析出的氢气会使加工间隙内的电流密度分布不均匀,从而影响工件的腐蚀成型.此次研究...     

精密微小孔的电解—磨削复合扩孔加工技术研究

采用电解—磨削复合扩孔加工技术加工精密微小孔,探讨了其加工机理,分析了多种因素对微小孔加工精度和表面质量的影响,如加工电压、进给速度、电极转速。通过对加工参数的优化,采用微小金刚石导电磨针在厚度为0.3mm的不锈钢片上加工出高精度、低表面粗糙度的微小孔。     

镍基高温合金微细电解铣削加工实验研究

针对高深宽比、复杂结构的微型腔,提出了分层电解铣削的工艺。在三轴联动微细加工平台上制作了柱状的微细电极,并在镍基高温合金上进行了微细电解铣削加工实验。研究了加工电压、脉冲参数、不同电极直径对加工精度的影响规律,成功地加工出二维结构和三维型腔。该工艺加工精度高、加工稳定性好。     

旋印电解加工辅助阳极设计和试验研究

杂散腐蚀是影响旋印电解加工精度的重要因素之一,添加辅助阳极可以显著改善凸台非加工区的电场分布,从而有效抑制发生在侧壁和凸台表面的杂散腐蚀,提高加工精度。介绍了辅助阳极的机构设计和仿真优化,并在试验中验证机构的可实用性和杂散腐蚀的改善效果。仿真优化出辅助阳极的最佳轮廓半径值为凸台表面轮廓半径值,试验结果表明机构可靠,凸台表面和侧壁杂散腐蚀改善明显,有效地提高了加工精度。     

电解加工小孔方案优化及实验研究

小孔法是工程中残余应力测量最常用的方法,传统机械加工小孔会引入塑性变形与附加应力,影响测量结果的准确性.采用无应力产生的电解加工方法进行小孔加工在残余应力测试方面具有显著优势.利用不受加工结构限制的3D打印技术制造中空循环电极,搭建动液电解加工小孔装置;利用Fluent软件进行流场仿真,以电解加工表面电解液流速大小和流场均匀性为评价标准,优化中空循环电极内部流道结构;根据流场与电场仿真结果表明中空循环电极环形隔板壁角β对电解加工精度有较大影响.以纯铁(DT4E)为实验材料,进行不同壁角β下电解加工小孔实验,壁角β为60°时小孔孔形最佳.     

掩膜电解加工小孔仿真分析及实验研究

采用掩膜电解加工单个微孔的方式研究加工参数对凹坑形貌的影响,该方法具有操作简易以及工件无内应力等优点。采用COMSOL软件对加工间隙的电场进行仿真分析,研究了掩膜电解加工间隙对阳极表面电流分布的影响。实验中采用光刻技术在阳极工件表面制作尺寸均匀的微孔,孔径500μm,厚度50μm,通过采用不同加工电解液,电解液浓度,加工间隙以及加工电压加工凹坑并研究不同条件对凹坑形貌的影响。实验结果表明:随电解液浓度、加工电压的增加凹坑的孔径和孔深都出现不同程度增加;随加工间隙的增大孔径增大程度减小,孔深没有一致规律;NaCl溶液加工的凹坑比NaNO_3出现杂散腐蚀严重。     

金属微结构的电解铣削加工技术研究

随着微机电系统的发展,微细加工技术成为了当今世界的研究热点。对微细电解铣削加工技术进行了深入研究,在难加工材料镍基高温合金上进行了一系列微细电解铣削加工工艺试验。首先,基于微细电解铣削加工原理,自行研制了一套高精度微细电解铣削加工系统。其次,分组试验并分析了各主要参数,如铣削层厚度、加工电压、脉冲宽度、电极直径,以及电解液浓度等对形状精度和加工精度的影响规律。最后,通过优化加工参数,成功加工出了数个典型三维平面及曲面微结构,形状精度高,加工稳定性好,充分展现了微细电解铣削工艺在加工复杂金属微结构方面的巨大潜力。