线阴极滚印式掩膜电解加工微坑阵列试验研究

目的 为了解决现有电解加工技术中难以使用同一装置在多种型面零件表面一次性大面积制备高精度微坑阵列的现状。方法 提出一种可用于多种型面零件批量加工微坑阵列的线阴极滚印式掩膜电解加工技术,设计了一种滚筒式掩膜复合线阴极的阴极工具装置,采用铜丝(直径500μm)作为阴极,图形化的聚氯乙烯(PVC)作为掩膜,在10%NaNO₃电解液、0.1 mm极间间隙条件下,在不锈钢304材料工件表面进行电解微坑试验,探究电压、阴极工具旋转速度、阴极尺寸对加工微坑阵列形貌的影响,通过超景深显微镜、扫描电子显微镜以及奥林巴斯显微镜对电解后的工件试样表面进行表面微观形貌观测。结果 选用10.5 V的电压、0.2 r/min的旋转速度可在工件表面加工出高精度、高一致性的微坑阵列,其微坑直径分布范围为402.8～440.3μm,深度范围为66.2～74.2μm,微坑粗糙度范围为0.42～0.83μm。与传统的圆环型阴极电解加工结果对比,线阴极电解加工出的微坑阵列直径偏离掩膜孔尺寸小、定域性高。结论 使用线阴极滚印式掩膜电解加工方法可在不锈钢304材料工件平面、内圆柱面及外圆柱面制备大批量、高精...     

方形阴极数控电解加工工艺试验研究

采用4种不同方案的方形阴极进行电解加工工艺试验,并对正交试验结果进行极差分析,得到工作电压、阴极进给速度、电解液压力、初始间隙对切削深度的关系曲线.通过比较4种不同方案阴极对切削深度的影响,得出最优的阴极结构.在此基础上,选取合适的工艺参数组合,进行方孔的电解加工试验.     

射流掩膜电解放电加工工艺实验研究

针对电解放电加工过程中放电击穿的不确定性导致的加工工件形貌不一致及质量变差等问题,提出采用射流掩膜电解放电技术加工工件。通过对射流结构的分析,研究圆形紊动射流流速沿轴线的衰减规律并计算初始段长度,设计并制作了喷嘴及夹具。搭建射流电解加工装置,在不锈钢工件上制备了蓝油掩膜,对加工间距对凹坑形貌的影响进行实验研究。实验结果表明：圆锥收敛结构喷嘴喷射的射流有良好的力学特性,能利用射流的初始段对工件进行加工;具有镂空图案的厚度为50 μm蓝油掩膜覆盖在工件上,能有效提高材料去除的定域性;当加工间距为2 mm时,材料去除率达到最大值。     

直线刃阴极数控电解加工工艺试验研究

采用直线刃阴极进行电解加工平面的工艺试验,对试验结果进行分析,得到电解液压力、阴极进给速度、电源电压、极间初始间隙与表面粗糙度、切削深度的关系曲线.在此基础上,选取优化的参数组合,实现了直纹曲面的加工.     

微沟槽电解加工试验研究

采用掩膜微细电解加工方法在304不锈钢表面制备微沟槽结构。重点研究了电流密度、加工时间对微沟槽成形质量的影响规律,得到了较优的电流密度及加工时间,获得了宽度为200~250μm、深度为60~90μm的规整微沟槽结构。对比分析了Na NO3+H2SO4混合电解液与单纯Na NO3电解液加工获得的微沟槽形态及尺寸,结果表明Na NO3+H2SO4混合电解液能在一定程度上提高电解加工的定域蚀除能力。     

应用数据表进行电解加工阴极设计

通过合理设计工艺试验。建立了电解加工阴极设计数据表，首创应用数据表进行阴极设计的方法，通过活扳手扳口锻模型腔加工的阴极设计和加工试验，证明该方法可大大缩短阴极迭代修正的次数和时间，降低阴极设计的难度。     

膛线电解加工阴极结构的发展

随着炮管材料变硬,膛线数目增多,线槽变深,缠角变大,机械拉削难以实现膛线的加工.因电解加工具有一次成形、阴极不损耗、生产效率高、无切削应力的优点,故逐渐采用电解加工的方法来加工膛线.介绍了固定式阴极和移动式阴极的膛线加工,重点阐述了圆柱形阴极、圆锥形阴极、组合式阴极和三面进给式移动阴极的应用.     

展成电解加工中的内喷式阴极设计

论述了展成电解加工中的内喷式阴极设计原则。结合整体叶轮的加工，介绍了阴极结构形成式选择和尺寸设计，并在工艺实验中得到检验。     

阴极周期跳跃式微细电解加工的正交试验研究

阴极周期跳跃式微细电解加工是为解决加工中电解液更新困难、电解产物很难排除的难题而提出的一种加工方法.基于自行研制的加工装置,设计了以加工间隙为优化目标的正交试验方案,通过对0.5 mm厚不锈钢板正交试验数据的方差分析,找出了影响加工精度的主要因素,得到了实现加工间隙更小化的工艺参数优化组合.     

数控展成电解加工整体叶轮的阴极设计

提出了展成电解加工的内喷式阴极设计原则，对用于直纹面扭曲叶片整体叶轮加工的阴极进行了结构设计，推导了底板尺寸计算公式。     

展成电解加工中的内喷式阴极设计

论述了展成电解加工中的内喷式阴极设计原则。结合整体叶轮的加工,介绍了阴极结构形式选择和尺寸设计,并在工艺实验中得到检验。     

整体式蜂窝阵列孔电解加工试验研究

针对整体式蜂窝阵列孔电解加工过程中孔壁尺寸控制难题,以壁厚沿孔轴线变化的阵列蜂窝孔为研究对象,对蜂窝孔壁电解成形壁厚尺寸控制进行电场和流场仿真。结果表明：改变阴极加工刃结构、进给速度参数等措施能有效调控侧面加工间隙,进而控制壁厚成形尺寸;附加阴极振动能够改善加工间隙流场,从而提高壁厚成形尺寸一致性。基于仿真优化结果开展整体式蜂窝阵列孔电解加工试验,可控制蜂窝孔壁成形精度在±0.04 mm。     

掩膜电解微坑阵列对钛合金表面疏水性能的影响

为了提高钛合金表面的疏水性能,采用润湿理论模型与多物理场耦合仿真相结合的方法,建立接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系,揭示微坑阵列掩膜电解加工对表面疏水性能的作用。建立接触角与微坑阵列几何尺寸间的表面疏水理论模型,对掩膜电解加工进行多物理场耦合仿真;理论模型与仿真结果相结合,获得了接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系。此外,以表面接触角为因变量,以电解质质量分数、掩膜尺寸和电解电压为自变量,进行正交试验仿真和计算,获得了最佳工艺参数组合并进行试验验证。与仿真计算相比,试验测量得到的微坑阵列直径、间距、深度、表面接触角误差分别为2.49%、6.87%、7.40%、6.01%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备接触角约为141°的微坑阵列疏水表面。     

内喷式阴极展成电解加工中的流场研究

讨论了内喷式阴极展成电解加工中的流场分布及影响因素,提出了设计方案并进行了实验验证。     

数控展成电解加工整体叶轮的阴极设计

提出了展成电解加工的内喷式阴极设计原则。对用于直纹面扭曲叶片整体叶轮加工的阴极进行了结构设计．推导了底板尺寸计算公式。     

整体叶盘电解加工组合式阴极结构优化及试验研究

在整体叶盘电解加工中,组合式阴极受狭窄加工区空间的限制,整体刚性难以提升。同时,组合式阴极结构特点使叶盆、叶背阴极刚性相互制约,若刚性分布不均,较弱一方会产生较大变形,影响加工精度和重复精度。为了在有限的刚性条件下均衡刚性分布,提出了一种阴极刚性优化方法,以叶盆、叶背阴极变形差为目标函数,通过有限元单向流固耦合分析法与黄金分割法获得了某组合式阴极的最优结构。采用优化结果开展了工艺试验,试验样件具有较好的加工重复精度。     

金属薄板微小群孔掩膜电解加工技术研究

介绍了掩膜电解加工微小群孔的技术,深入研究了掩膜厚度、加工电压、电解液种类等参数对微小群孔加工效果的影响.通过对这些参数的优化,提高了微小群孔结构的均匀性和微孔的加工精度.     

微小凹坑阵列的电解转印加工试验研究

研究表明,合理的表面织构可改善活塞汽缸中摩擦副的润滑特性,提高抗磨减摩性能.试验了用电解转印法加工凹坑阵列,对加工中阴阳极之间的封闭区域建立数学模型,并进行了ANSYS电场分析.试验研究了阴极掩模胶膜厚度、加工间隙、加工电压对微坑形貌的影响,通过优化加工参数,提高了微小凹坑阵列的均匀性与微坑加工精度.采用光刻工艺制备了直径为10 μm、厚度为40 μm的阴极掩模,以此进行电解转印加工,可获得平均直径为140 μm、深度为30 μm的凹坑阵列.     

深槽混合膛线电解加工阴极新型结构设计

为解决固定式阴极工作齿加工大口径、变缠角的深槽膛线导致膛线加宽,产生"塌壁"的问题,设计了新型的随动式电解加工阴极总体结构,介绍各部件的功能,使阴极工作齿随炮管膛线缠角的变化而变化,通过数控程序实现任意缠角的膛线加工,解决了膛线"塌壁"问题,提高了膛线的加工精度,随动式阴极结构的设计为加工大缠角深槽炮管膛线提供了一种可行的方法.