激光冲击效应下的力学电化学微细刻蚀加工

在所构建的纳秒脉冲激光电化学加工系统中,利用激光辐照和脉冲电化学刻蚀复合的方法对铝合金进行了加工试验,研究了激光穿过溶液作用于物质时产生的力效应和电化学效应对加工质量的影响.试验结果表明:高能脉冲激光透过电解液辐照在工件表面时,激光在电解液中产生的冲击波力效应和射流冲击力效应会使工件发生弹性变形,从而改变电极电势,提高电流密度,加速了对工件的刻蚀.激光产生的力效应能够去除加工区的钝化层,使其发生电化学反应,而非加工区不发生反应,从而显著增强了电化学的定域蚀除能力.最后,利用力学电化学效应,在浓度为0.5 mol/L的NaNO3溶液中实现了线宽140 μm左右、深宽比较大的微细刻蚀加工,获得了较好的加工质量和成形精度.     

脉冲激光电化学复合加工的试验研究

在所构建的激光电化学复合加工系统中,加入透光导电的氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)导电玻璃作为工具阴极,使电场分布更加均匀,有利于工件表面形成均匀的钝化膜,保证了激光电化学的高效复合。采用该复合方法在浓度为0.5 mol/L的Na NO3溶液中对铝合金进行了加工试验,研究了不同的工艺参数对激光电化学定域性的影响。应用扫描电子显微镜、光学显微镜对工件的加工形貌进行检测。结果表明:随着激光的能量、频率、加工电流的增大,槽的宽度变大;随着进给速度的增大,槽的宽度变小。     

铜表面脉冲电化学射流加工的定域性和粗糙度分析

电化学射流加工(Jet-ECM)是一种用于表面微细结构加工的超精密加工方法。但是,Jet-ECM加工的定域性不足,表面质量不高,无法满足高精度表面加工的需求。采用合理的电解液和脉冲电源参数可以提高电化学加工的精度和表面质量,但单纯基于试错的方法获得合理参数的难度极大。根据电化学反应和双电层的基本原理,将Jet-ECM系统等效为RC电路,用于指导脉冲Jet-ECM加工参数的选择。研究结果显示,磷酸基电解液Jet-ECM中采用脉冲电源能有效减少过切,提高铜表面加工的定域性,当加工电压为6.5 V时,采用10 kHz,50%占空比的脉冲电源相比直流电源定域性提高36%。降低加工电压和占空比也可有效提高加工定域性。但表面质量和定域性的变化趋势相反,降低加工电压和占空比不利于工件表面黏膜层的形成,降低了表面质量。本研究有助于进一步明确Jet-ECM加工中的电化学去除机理,提高无应力加工方法的加工精度,为Jet-ECM在工业中的进一步应用提供了指导。     

微细电解加工的精度及定域性研究

在分析微细电解加工特点的基础上,探讨了底面间隙和侧面间隙之间的关系,并研究了它们对加工精度和定域性的影响。通过对定域性评价指标的比较,提出了以定域蚀除率评价杂散蚀除的新概念。运用定域蚀除率分析了在利用纳秒脉冲电流进行微小孔的电解加工时,脉冲宽度和工具电极直径对加工定域性的影响。结果表明,减小脉冲宽度和占空比可以增强定域蚀除能力,提高加工精度。     

非导电材料的电化学电火花复合加工工艺研究

概述了电加工非导电超硬材料的一个新方向-电化学电火花复合加工的加工原理,研究了物理充气方法和工具电极作超声振动对电化学电火花复合加工效率的影响。     

脉冲电化学加工现状与进展

介绍了脉冲电化学加工(PECM)的机理,综述了PECM/PECMM的国内外技术现状及研究进展,详细阐述了脉冲电化学加工的工艺模型和复合加工技术,并展望了今后的发展前景和重点研究方向。     

纳秒脉冲微细电化学加工的理论及试验

根据电化学反应原理,探讨纳秒脉冲电化学加工的特点及其实现微细加工的机理.建立纳秒脉冲微细电化学加工的理论模型,并分析电解液浓度、加工间隙、脉冲参数和加工电压等因素对微细电解加工的影响作用.构建微细电化学加工系统,包括微细加工机床、纳秒脉冲电源、电解液循环系统、运动控制部分和加工检测部分.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和降低加工电压可以提高微细电解加工的精度.在自制的微细电化学机床上,实现工具电极和工件微结构的连续加工.将加工间隙控制在5 μm以内,加工出中间有20 μm×30 μm×30 μm棱台的微型腔和30 μm槽宽的十字形孔,分析加工起始点对成形精度的影响,并提出解决方法.试验证明纳秒脉冲微细电解加工可以很好地满足微机电系统(Micro electromechanical system,MEMS)微器件的加工要求.     

硅的准分子激光直写刻蚀微细加工特性研究

针对微机械三维结构对准分子激光直写微细加工的要求,在试验研究基础上,讨论了硅已加工表面形貌、加工热与热影响区等特性,得出了加工脉冲数、能量与刻蚀深度间的相互关系.     

微细电化学加工纳秒脉冲电源的研制

根据微细电化学加工的工艺特点,采用CPLD器件EPM7160与8位单片机STC12C5A60S2,设计了微细电化学加工纳秒脉冲电源。脉冲参数设置通过专用键盘或RS232实现,参数显示采用国显电子的12864液晶模块实现,人机界面友好。通过RS232,电源可以接受主控计算机的实时参数调整。测试表明,脉宽、脉间等脉冲参数可调,且调节方便,通用性强。输出脉宽、脉间可以调至20ns以下,适于微细电化学加工。     

喷射电沉积快速成形的定域性实验研究

介绍了喷射电沉积快速成形技术的基本原理，分析了金属零件成形过程中，定域性对零件成形精度的重要性，并对影响定域性的因素进行了基础实验研究。结果表明：喷嘴口径、喷嘴与阴极间的距离对定域性有密切关系，喷嘴口径小、喷嘴距离小，则定域性好，尺寸精度高；阴极电流密度和喷嘴扫描速度对定域性亦有影响，阴极电流密度低、喷嘴扫描速度快，则金属沉积斑尺寸小，定域性好。     

窄细槽分段速进给电解加工方法研究

针对小间隙电解加工过程中极间间隙不稳定导致加工效率低下甚至发生短路等问题,以窄细槽电解加工过程为研究对象,提出自适应于工件蚀除速度的电极进给分段速加工方法。建立极间电流与加工深度之间的理论关系模型,采用单因素实验法对理论模型进行修正,使其反映实际加工过程。依据电解过程中深度与电流的变化规律,建立电极进给速度实时修正方程,实现电解过程不同进给速度段的划分。采用速度线性矢量混合算法,构建速度控制方程,实现各段速间的平稳过渡,保证电极进给速度变化时极间电流的稳定。实验结果表明,分段速进给控制方法能有效避免小间隙电解过程中由于进给速度与工件蚀除速度不匹配而导致的短路现象,有效保证窄细槽电解加工效率与轮廓精度。     

基于加工中心的数控加工工艺研究

就加工中心的数控加工工艺设计进行了探讨,阐明了工艺设计的若干原则及方法,并对刀具配置、工艺参数选择、数控编程进行了讨论,提出了较为完整、可行的加工思路。     

基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法

要获得稳定的电解加工参数，通常需要进行多次工艺试验。为了减少试验次数并提高加工精度，提出了一种基于加工过程数值模拟的电解加工参数选择方法，即在开发的加工过程数值模拟软件上使用不同的加工参数进行加工过程模拟以获得合适的加工参数。实践表明，用基于加工过程数值模拟的方法获得的加工参数进行加工，可提高加工精度、效率及加工过程的稳定性，能大量减少工艺试验的次数，缩短加工周期。     

高频群脉冲电化学加工中压力波对加工质量的影响

阐述了高频群脉冲电化学加工中的压力波现象，并解释了频率通过压力波的作用向周围剧烈传播，对极间液流形成了很强的搅拌作用，从而改善电化学加工工艺的机理。在此基础上对压力波进行了数学描述，并进行了数值模拟，对高频群脉冲电化学加工的超薄结构件加工工艺试验进行验证。结果表明，在高频群脉冲电源作用下，选择较高的主脉冲频率，可获得良好的加工质量。     

激光技术在陶瓷材料加工的应用

工程陶瓷材料具有优良的综合性能,已在很多工业领域得到了广泛应用.激光技术是非接触式加工,具有能量密度大,能加工一些特殊型面等优点.在工程陶瓷材料加工方面体现出强大的发展潜力.本文综述了工程陶瓷的激光加工技术和激光加热辅助加工技术,阐述了各项加工技术的基本原理和加工质量影响因素,同时从恒量激光加工技术的加工效率和加工质量的角度,总结了优化工艺参数、应力引导控制裂纹、材料预处理等控制方法.     

激光冲击效果的影响因素及其发展趋势

简单介绍了激光冲击加工技术产生的背景、发展概况，详细分析了激光冲击加工的基本原理和主要影响因素，并对其激光的功率密度，约束层表面的涂层及涂层材料重要影响因素进行了分析研究，介绍了激光冲击工艺应用于实际加工，以改善材料的疲劳强度，耐磨性及抗裂性能等特性，最后对激光冲击加工的发展现状及未来研究趋势做了探讨。     

面向叶片电解加工分析的等几何方法

为了解决传统数值分析方法在电解加工间隙间电场分布边界敏感问题上计算精度不足的问题,提出利用等几何法原理提高叶片电解加工数值仿真精度的思路,采用NURBS基函数替代原有拉格朗日基函数建立加工间隙物理场的求解方程组,解决由于NURBS基函数在边界处非插值特性引起的Dirichlet边界条件施加误差问题。并通过实验证明,等几何方法能提高叶片电解加工数值分析的计算精度和收敛速度。     

基于FPGA的纳秒级微细电解加工脉冲电源的研制

针对微细电解加工的精度要求,研制出适合于微细电解加工的纳秒级脉冲电源。利用FPGA内部的高频时钟产生出高频的脉冲信号,经放大和斩波后得到纳秒级脉冲,脉冲频率调节范围较宽。采样信号经FPGA内部编程处理后输出反馈信号实现短路保护。使用该电源进行相关的工艺试验,验证了电源的可行性。     

基于ANSYS的熔石英玻璃激光焊接工艺研究

采用ANSYS软件的数值模拟计算,对石英玻璃在激光焊接时的温度场分布进行了仿真分析,获取了熔石英玻璃实现CO2激光焊接的工艺参数,结果显示,4W的激光功率、0.1 mm的激光光斑半径以及0.5 mm/s的激光移动速度能够实现石英玻璃薄片的焊接。     

利用脉冲激光对木制品表面抛光技术的研究

介绍了木制品表面的毛刺现象以及去除木制品表面毛刺使木制品表面抛光的重要性。利用脉冲激光对木制品表面进行抛光的技术,最后对脉冲激光使木制品表面抛光技术的发展趋势进行展望。