回转体表面微沟槽阵列化学刻蚀加工

表面具有微沟槽结构的回转体可作为压辊模具应用于滚动压印工艺,实现微结构的快速复制,也可应用于耐磨减摩及编码轮制造等诸多方面。采用基于干膜的化学刻蚀加工技术,以304不锈钢回转体为研究对象,提出了一种通过优选刻蚀液成分及刻蚀温度等参数并添加刻蚀后抛光工艺步骤从而减小微沟槽侧蚀量的方法。研究结果表明,本方法具有成本低、易操作等优点,可以有效地提高微结构的尺寸精度,最终得到的微沟槽平均线宽约60μm且线宽的相对误差低至1.55%。     

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。     

微细阵列孔的电解加工精度研究

从电解加工的特点出发,对影响微细阵列孔加工精度的因素进行了分析.电解加工过程中,工具阴极和工件阳极之间存在加工间隙是导致误差的根源.微细阵列孔的电解加工误差可分为复制误差和重复误差,电场强度的分布状态和杂散腐蚀是造成复制误差的最重要因素,而气泡在加工区域的堆积导致了重复误差的产生.通过理论和实验分析,为实验加工提供了提高加工精度的措施和办法.     

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.     

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。     

基于双极膜水解离的超纯水电解加工研究

研究了双极膜在超纯水中的工作特性,提出了应用双极膜水解离进行超纯水电解加工的方法,并进行了加工实验.结果表明:在强电场作用下,双极膜促使了水的解离,电流密度可达到2.8 A/cm2,实现了小孔的超纯水电解加工.     

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...     

微沟槽织构对切削力和表面粗糙度的影响

为研究微织构对切削过程中产生的切削力和已加工表面粗糙度的影响,在聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片前刀面制备与主切削刃平行的宽度为32.6μm的微沟槽织构。分别用微沟槽刀具和无织构刀具在主轴转速为450、500、600 r/min的条件下切削淬硬钢GCr15,分析切削力和已加工表面粗糙度。试验结果表明:微沟槽改善了刀具的切削性能,主切削力、进给力和切深力均小于无织构刀具;进给力、切深力随着主轴转速的增加均变大,主切削力表现为先减小再增大;用微沟槽织构刀具切削的已加工表面粗糙度大于无织构刀具,表明微沟槽不利于获得表面质量较好的工件;随着主轴转速增加,微沟槽刀具和无织构刀具切削的表面粗糙度均减小。     

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。     

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。     

钼栅网活动模板电解加工技术研究

随着科学技术和工业生产的发展,对于原材料的选用变得越来越严格,纯钼及钼合金材料以其优异的性能在微小群孔薄板结构中得到了广泛的应用。提出了一种活动模板电解加工的新方法,研究了电解液压力、电源占空比、电解液温度、电源脉冲频率和加工电压等参数对钼栅网加工结果的影响。研究表明:当电解液压力为0.6 MPa、电源占空比为20%、电解液温度为30℃、电源脉冲频率为600 Hz、加工电压为30 V时,加工出的群孔锥度小,且精度高。     

微细电解铣槽加工参数对微槽加工精度的影响

采用微细电解加工方法在3J21合金横梁上进行微槽的铣削加工,主要研究了脉冲幅值、脉冲频率、脉冲宽度等加工参数对微槽的侧壁间隙波动误差、底部间隙波动误差、侧壁角度、底部圆角尺寸的影响规律。通过优化加工参数,可将微槽的宽度误差和槽底厚度误差控制在3μm以内,侧壁角度在90~96°之间,底部圆角半径小于17μm。     

基于电场的双层模板电解加工微坑过程模拟

双层模板电解加工技术是加工摩擦副表面阵列微坑的一种有效手段。以双层模板电解加工单个微坑为例,提出一种新的分析和处理方法对其成形规律进行模拟和分析,建立模板电解加工微坑的极间电场模型,根据电解加工成形理论,利用APDL语言进行数值分析,模拟双层模板电解加工微坑的加工过程,并给出相应的试验验证模拟结果。     

磁场对电解加工过程影响的实验研究

为了揭示磁场对电解加工的影响,在流速为0.3~1.5 m/s范围内通过添加不同方式、不同强度的磁场进行实验。结果表明:当磁场方向和流场垂直时,在流速较低的情况下阻碍了加工,当流速达到1.54 m/s时增加了去除量;当磁场方向和流场平行时,在流速和磁场都较低时阻碍了电解加工速率,当磁场强度增大到4400 m T后开始促进加工速度。     

异形涡道电解加工关键技术研究

用电火花加工深、窄、扭曲的变截面螺旋异形涡道时存在效率低、无法满足实际生产需要的问题。为提高加工效率,提出了开孔、扩槽、拷型一步完成的电解加工方法,并对工装夹具进行了一体化设计,解决了三面同时密封难的问题。利用可进行高效、高表面质量加工的复合电解液,开展了电解加工工艺试验和阴极型面修形的研究,使单个异形涡道的加工时间仅需1 h20 min。     

Micro Electrochemical Machining of 3D Micro Structure Using Dilute Sulfuric Acid

Micro electrochemical machining (ECM) using ultra short pulses with tens of nanosecond duration is presented. 0.1 M sulfuric acid was used as electrolyte and 3D micro structures were machined on stainless steel. To prevent taper, a disk-type electrode was introduced. Using the disk-type electrode, taper could be eliminated. To improve productivity, multiple electrodes were applied and multiple structures were machined simultaneously. Since the wear of tool electrode is negligible in ECM, micro wire can be used as tool electrode. Using a platinum wire electrode with 10 urn diameter, various 3D features were machined on stainless steel plate.     

蜂窝状微坑结构的电化学加工研究

在摩擦副表面加工蜂窝状微坑作为改善滑动摩擦的途径已成为研究热点.研究了电解加工蜂窝状微坑结构的方法,介绍了加工原理和试验过程,分析了加工电压、加工时间、阴极贯穿孔尺寸、电解液等加工参数对所加工微坑的影响,优化了加工参数和加工条件,提高了所加工微坑的精度.