电解加工新工艺及发展趋势

电解加工是多物理场耦合作用下特种加工方法,具有加工效率高、表面质量好、工具阴极无损耗等优点,同时也存在着加工精度不够高、工艺不够稳定、加工技术复杂、设备投资大等缺点。首先阐述了电解加工发展的新工艺与新技术,主要包括高频窄脉冲电流电解加工、展成法电解加工和复合电解加工。然后阐述了计算机技术在电解加工中的应用,重点介绍了电解加工的多物理场耦合模拟和电解加工中的计算机控制技术。最后阐述了小型、精密、光整电解加工的应用发展。     

微细加工技术在国内外发展趋势的研究

研究了国内外微细加工技术的发展状况,基于MEMS器件的微细加工技术,提出了在低电位、微电流密度下电化学钝化效应基础上,用高频振动效应消除钝化,用与高频振动同频同步的窄脉冲电流电解作用去除机体材料,实现电解复合微细加工,这是微细加工技术的新构想及发展趋势.     

脉冲电解加工技术在精微加工领域中的新发展

介绍了高频、窄脉冲成形加工技术新的研究成果，考察了国外微细加工技术的新发展状况，结果表明：精密窄脉冲电解加工近年来向提高频率、缩短脉宽方向发展；大电流、高频、窄脉冲电流源加工精密复杂型腔、型面的新工艺及新电源已投入模具、叶片的试生产中，显示出良好的技术经济效果，成形精度可达0．05mm；近期国外又发展了数百兆赫、数百纳秒级微小电流加工数十微米级零件的微细加工技术，开拓了电解加工用于微细加工的新领域，显示了脉冲电解加工巨大的发展潜势。试验研究表明，随着频率的提高、脉宽的变窄，引起阳极集中蚀除能力进一步加强，加工间隙进一步缩小，最终导致加工精度相应提高。所研制的1000A、20kHz矩形波电流源的脉冲前沿上升时间迭微秒级，快速短路保护时间仅为数十微秒级。     

微坑阵列掩膜电解加工试验研究微坑阵列掩膜电解加工试验研究

为了解决机械零件表面织构的加工问题,并充分利用电解加工的优势,本文基于COMSOL Multiphisics软件进行了微坑阵列掩膜电解加工过程的仿真分析,开展了电解加工零件表面微织构的工艺试验研究,得到了具有微米级别直径与深度的表面阵列微坑,总结了普通直流加工电压与加工时间、脉冲电流加工频率与占空比、不同掩膜孔直径对微坑加工的工艺规律。试验结果表明:在加工时间12 s,脉冲电压12 V,占空比30%,脉冲频率3 000 Hz,掩膜孔径200μm的参数下,能得出表面质量最优的微坑。     

电解加工在微细制造技术中的应用研究

电解加工是利用阳极金属电化学溶解原理来去除材料的制造技术,这种微去除方式使得电解具有微细加工的可能,这里着重探讨了高频窄脉冲微细电解加工技术、电液束微细电解加工技术和利用电解制备微细电极的工作原理,技术特点,应用领域和加工精度,并详细的讨论了目前微细电解加工脉冲电源和加工设备的研制和发展。     

逆变式电解加工电源的研制

研制一套全桥逆变式高频脉冲电解加工电源,该方案不仅可以解决斩波方式中电流容量不足问题,而且可以获得更高的输出频率。设计制作了高频变压器,通过设计合理的缓冲吸收电路,较好地解决了逆变过程中波形畸变、自激振荡以及电压过冲等问题。应用电源样机进行了电解机械复合抛光的工艺实验,实验结果验证了高频脉冲电源有利于提高工件表面质量和加工精度。     

超声振动辅助电解加工成形规律研究及试验

超声振动辅助电解加工可以有效提高加工效率、改善加工精度。对超声振动辅助电解加工成形过程进行了分析,研究其加工成形机理,并根据加工成形质量对加工参数进行优选。设计了3种不同截面形状的柱状阴极工具进行超声振动辅助电解加工微孔的试验研究,分析了极间脉冲电压、占空比和振动加工方式等参数条件对加工效率、表面质量及微结构入口尺寸的影响规律。试验结果表明,超声振动改善了电解加工时的微孔边界成形作用环境,在加工阵列微孔时具有显著优势。当超声振动同步辅助电解加工的高频脉冲电压为4 V、占空比为40%时,加工深度、关键尺寸和表面粗糙度值达到了综合最优值。此外,加工工具的截面形状对工件的成形和表面质量也有一定的影响。     

高频群脉冲电解加工中IGBT反向尖峰电压的数学模型

在高频群脉冲电解加工电源的研究中发现电源的核心元件IGBT在关断瞬间会出现反向尖峰电压,由于对他的适当 控制对提高电解加工的精度和加工产品的表面质量起着至关重要的作用,针对这个问题我们建立了反向尖峰电压的数学模 型。本文就此数学模型进行了介绍,同时阐述了该模型的建立对抑制反向尖峰电压的作用。     

高频脉冲电解加工电源的研制

近些年研究发现脉冲电流电解加工比起直流电解加工有更高的加工精度,为此研制了一套以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为斩波元件的全桥逆变高频脉冲电解加工电源。详述了电源的总体结构、全桥逆变电路、以SG3525A为PWM(脉冲宽度调制)控制芯片的脉冲信号发生电路及调节电路和IGBT驱动电路的原理和过程。提出了一种使用大容量IGBT作为泄流元件的快速短路保护系统。该电源可输出占空比可调,频率达40kHz,最大为2kA的脉冲电流,输出波形稳定、不失真。     

国内外电解加工的研究现状

结合国内外电解加工的研究现状,分别从电解阴极设计、脉冲电流电解、微精细电解、复合电解及数控电解等5个方面加以分析比较。探讨了国内外各领域的研究进展,指出了电解加工的发展方向是自动化、柔性化和智能化。阐述了高的加工精度和环境友善的加工过程是电解加工必经之路的理念。     

电解加工电源研究现状及发展趋势

电解加工电源是电解加工装备中的关键核心基础设备,其性能直接影响着电解加工的精度、稳定性、表面质量和经济性.为了更加充分发挥电解工艺的潜力和优势,实现精密、高效、稳定的电解加工,有必要对电解加工电源的研究现状及发展趋势进行系统梳理和全面总结.系统分析了宏观尺度电解加工和微细电解加工的工艺原理,加工质量、效率和工艺稳定性等的影响因素,归纳总结出不同类别、不同应用场合下电解工艺对加工电源的性能指标要求.较为全面地介绍了近年来国内外在电解加工电源方面的相关研究进展及应用情况.对电解加工电源在控制高频脉冲产生、信号处理与输出、加工间隙监测、电源保护等几个方面的关键技术进行了评述,同时对电解加工电源的发展趋势进行了预测和展望,为促进我国电解加工技术的快速发展和广泛应用提供有益的参考.     

柔性铰链的精密电加工新工艺

针对柔性较链类零件精密加工难点，研究了精密电加工新工艺。该工艺主要包括电火花摇动加工和窄脉冲电流电化学精密光整加工，可很好地保证柔性铰链细颈的圆弧形状和表面质量。     

小间隙高速精密电解拉削扩孔方法研究

为了进一步提高电解扩孔的精度和表面质量,提出一种小间隙高速精密电解拉削扩孔方法,通过减小电解拉削工具阴极升角、大幅提高进给速度等措施,实现加工间隙约0.1mm的小间隙电解拉削状态.开展不同速度下快走丝放电线切割圆孔和椭圆孔的电解拉削扩孔试验,分析进给速度、加工间隙对加工轮廓度和表面质量的影响.研究结果表明,小间隙高速电解拉削可以实现高精度、高表面质量的扩孔加工.     

窄缝精密电解加工的实验研究

通过在理论上分析窄缝电解加工中片状电极和丝状电极对加工间隙和流场分布的影响,提出了采用小直径丝状电极提高加工精度和改善加工稳定性的方法。文中分别进行了片状电极和丝状电极之间、不同直径丝状电极之间的窄缝电解加工对比试验。结果表明,小直径丝状电极可以减小电解液流过电极丝产生的涡流死水区,改善加工区内的电解液更新和电解产物的排除,提高加工精度和加工过程的稳定性。     

摩擦副表面气膜屏蔽微细电解加工微织构及摩擦性能分析

采用气膜屏蔽微细电解加工方法在金属平面副、圆柱副表面加工不同阵列形貌微织构。通过试验将该方法与微细电解加工的微织构尺寸精度、表面质量、摩擦性能进行对比,研究结果表明,气膜屏蔽微细电解加工的微织构相比微细电解加工方法加工的微织构平面副及圆柱副凹槽深径比分别提高了约45.6%和25.8%,改善了加工的定域性,提高了加工精度。进一步的摩擦磨损试验结果表明,相较于微细电解加工方法,气膜屏蔽微细电解加工出的平面副及圆柱副微凹槽的表面摩擦因数分别减小了13.6%与16.2%,表面摩擦性能得到了提高。     

高频窄脉冲微细电解加工实验研究

加工间隙是电解加工的核心工艺参数,利用在45钢薄片上打微细孔,通过实验分析来探索高频、窄脉冲微细电解加工中频率、电压和电解液浓度对加工间隙及电极截面和加工稳定性的影响规律。     

应用在线电解修整磨削和磁流变光整加工组合工艺进行碳化硅的纳米加工

利用在线电解修整镜面磨削和磁流变光整加工技术对化学气相沉积碳化硅反射镜进行纳米级精度的加工。首先进行在线电解修整磨削，使反射镜面高效率加工成形，并获得较好的形状精度和表面质量；然后利用磁流变技术进行光整加工，以减少反射镜的亚表面损伤，提高表面质量，并通过修正加工，显著提高了工件表面的形状精度。对化学气相沉积碳化硅进行了一系列的加工试验，高效率地得到Rq=2．4nm（均方根偏差）的表面粗糙度和21．2nm的形状精度，并且对在线电解修整镜面磨削与磁流变光整加工所生成的表面特性进行了分析比较。     

特种加工研究现状及发展趋势浅谈

论述了特种加工技术的特点,从高频、窄脉冲、复合电解加工等方面分析了其应用的参数及特点.     

微细电解加工技术发展现状

介绍了电解加工技术的研究现状与发展,从掩膜微细电解加工、脉冲电流电解加工、电液束电解加工、约束刻蚀剂层加工等方面论述了微细电解加工技术,并对影响微细电解加工的因素进行了分析。     

电解加工电源的发展与应用

近年来,电解加工(Electrochemical Machining,ECM)在航天、航空、军工等领域中得到极为快速的发展,而电解加工的核心部分是电源,它的频率、波形等输出特性在很大程度上直接影响电解加工的效果.本文介绍了电解加工电源的发展和特点,着重介绍高频、窄脉冲电源的发展现状及应用,展望了其近期的发展方向.