双层模板电解加工工艺对LY12表面阵列微坑形貌的影响

针对铝合金(LY12)表面阵列微坑加工精度较低的现状,提出了采用双层模板电解加工铝合金(LY12)表面阵列微坑工艺.该工艺采用高电流密度的方法去除加工过程中的铝合金材料表面的点蚀现象,并使用非线性的硝酸钠溶液减小微坑的侧向腐蚀.通过对电流密度和电解液参数的合理优化,在铝合金工件表面得到形貌一致的阵列微坑.试验结果表明,在双层模板电解加工过程中,采用硝酸钠溶液作为电解液,并选取电流密度为25 A/cm2,可有效减小阵列微坑的侧向腐蚀,提高铝合金表面阵列加工的定域性.     

基于多功能加工平台的微细电解加工工艺

利用多功能微细加工平台的微细电火花加工技术为微细电解加工在线制作微细电极,在低浓度钝化电解液、低加工电压和高频窄脉冲电流加工条件下,利用高速旋转工具电极和微电流密度下电解钝化作用,实现了微米级的微细电解加工.通过工艺实验,研究电压、电解液浓度和进给速度等参数对加工间隙的影响,优化工艺参数.在优化加工条件下,在厚为100μm的不锈钢薄片上微细电解钻削出65μm的微小孔.针对成型电极在微细加工中暴露出的缺点,提出了利用旋转微细电极像微铣刀一样进行微细电解铣削新工艺,加工出高精度型孔和悬臂梁等微结构.     

基于镍基刻蚀剂分步刻蚀微锥形阵列工艺方法

聚焦于金属阵列锥形结构高精度、高表面质量、高阵列一致性制造,提出一种分步式电解加工方法,通过开展一次掩膜电解加工正交优化实验和二次电解表面修整工艺优化,最终实现高精密微锥形阵列结构制造.结果表明:较长的加工时间和较大的电流可加工出小顶端直径、大高径比的微锥形阵列结构;镍基刻蚀剂可避免微锥形阵列结构过度腐蚀,提高表面光滑...     

UV-LIGA与微细电火花加工组合制造微细电解阵列电极

采用UV-LIGA与微细电火花加工组合技术制造大长径比微细阵列电极.先通过UV-LI-GA技术制作微细群孔工具电极,然后通过电火花套料加工制作大长径比微细阵列电极.选取优化的工艺参数:前烘110℃保持12h;三步后烘50℃保持5min、70℃保持10min、90℃保持30min;采用谐振式电火花电源,电压200V、峰值电流1.5A、脉宽3.2μs、脉间6.4μs、放电间隙12μm等,制备了直径85μm、长1.5mm,长径比达17.65的微细阵列电极.最后用制作出的微细阵列电极作为工具电极进行微细电解加工实验,在120μm厚不锈钢板上电解加工出直径150μm、形状均匀的微细阵列群孔结构.实验证明:UV-LIGA与微细电加工组合制造技术是一种可行的制作高深宽比微结构的方法;利用微细阵列电极进行电解加工,能实现高效和高精度加工.     

脉冲态空化射流掩模电解加工试验研究

针对掩模电解加工金属表面微凹坑过程中存在的电解产物排出困难的技术问题,创新性地提出脉冲态空化射流掩模电解加工方法.为了研究该工艺的加工特性,设计了单个微凹坑和阵列微凹坑的加工工艺试验.研究了不同冲液类型、气液比例、气体脉冲频率对于微凹坑表面形貌的影响规律.试验结果表明,采用脉冲态空化射流式的冲液类型相比于传统的纯射流式更具优势,能加工出深径比更高的微凹坑结构;选择较高的气液比例和较低的气体脉冲频率有利于提高微凹坑的深径比;同时推论出脉冲态空化射流掩模电解加工的脉冲扰流与气蚀效应是电解产物及时排出的原因.该方法能够有效改善流场,是实现高效率、高均匀性的表面微凹坑结构的前提.     

压铸铝合金用铣刀表面微织构及切削特性研究

针对压铸铝合金在切削力影响下加工精度低、表面质量不高等问题,提出在铣刀前刀面加工沟槽和V型阵列表面微织构的方法.通过三向力传感器监测并分析铣削过程中的铣削力变化情况,重点分析y向铣削力(F_y)频谱特性.将采集到的F_y进行快速傅里叶变换,得到3种不同铣刀F_y的频谱分析图,利用表面形貌和表面粗糙度评价表面微织构铣刀的铣削性能.结果表明:相较于普通铣刀在x、y和z方向的铣削力均值,沟槽阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了3.8%、0.29%和11.7%,V型阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了8.5%、14.3%和12.4%;在6倍主轴频率处的F_y高频幅值的大小关系为普通铣刀沟槽阵列铣刀V型阵列铣刀;采用微织构铣刀加工的表面,其表面粗糙度比普通铣刀的小,且V型阵列铣刀加工工件的表面质量最好.研究结果将为压铸铝合金精密铣削提供理论依据.     

微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验

用微细电火花线切割方法制作加工微齿轮的工具电极;完善超声复合电解加工试验系统,选取硬质合金进行微齿轮超声加工、超声复合电解加工和超声复合同步脉冲电解加工试验.结果表明:超声复合电解加工具有加工精度高、加工效率高的特点,超声复合同步脉冲电解加工具有更好的加工精度和表面质量.     

微细电解加工实验研究

针对微细电解加工中脉冲电源技术,电解液成分配比,以及加工间隙检测、控制等问题开展了微细电解加工技术的试验研究工作.首先讨论了微细电解加工的工艺特点和主要技术步骤,然后利用高频窄脉冲电源进行了加工实验.通过实验现象和实验结果的研究分析,提出了改进加工实验的方案,通过实验证明了本方案和技术路线的可行性,并获得了很好的微结构加工试验结果.通过微细电解加工实验的研究,为微细电解加工的生产应用提供了依据,显示出微细电解加工方法在金属零件微制造方面有着广阔的应用前景.     

基于非水基电解液的钛合金微细电解加工工艺优化

针对钛合金这种典型的难于传统机械加工的材料,电解加工能达到"以柔克刚"的目的,是解决钛合金加工难题的首选方案.但是钛存在自钝化的特性,如果使用常规的水基电解液进行钛合金的电解加工,其基体表面会持续生成氧化膜,降低加工精度,甚至导致加工无法进行.为了解决这一技术难点,本文尝试采用以乙二醇作为基体的电解液进行电解加工实验.并通过工艺优化实验探究了行走速度、初始加工间隙、脉冲峰值电压等参数对钛合金微细电解加工效果的影响.通过对比分析加工效果,最终确定出优化的工艺参数,并利用优选参数在钛板基体上加工出TJU字样,从而实现钛合金微细电解加工.     

三电极微细电解加工脉冲电源

脉冲电源是实现微细电解加工的技术关键之一。该文基于钝化膜增厚过程分析,探讨抑气促溶机理,并设计一种具有脉间输出的三电极微细电解加工脉冲电源,利用辅助电极导入电解池的加工脉间完全去极化电流,完成界面加酸过程。微细阵列孔及微细槽的电解加工实验显示:采用三电极脉冲电源在中性NaNO3电解液中的微细电解加工,蚀除速率从两电极脉冲电源的3.21×10-4 mm3/s提高至6.62×10-4 mm3/s,有效地提高了加工效率;该电源在维持钝性电解液中加工定域性好和中性电解液的环保优势的同时,又具有偏酸性电解液中加工后表面质量高的优点,加工表面粗糙度Ra从0.52μm降至0.28μm。初步实验验证了具有脉间输出的三电极微细电解加工脉冲电源的可行性。     

金属-聚合物直接成型技术中铜的表面处理

研究铜的表面微纳米结构制备工艺并进行了优化.使用碳酸钠和钼酸钠的水溶液作为电解液,在恒定电压下对铜表面进行阳极氧化,在铜表面生成一层氧化膜.使用磷酸和磷酸二氢钠的水溶液作为腐蚀液,对铜表面进行腐蚀处理,以在铜表面获取微纳米结构,并在扫描电镜下观察其形貌.统计分析扫描电镜图片,计算得到铜表面的微纳米结构的孔隙率.结果表明:阳极氧化电压为15 V,阳极氧化时间为20 min,磷酸质量分数为20%,腐蚀时间为30 min时,铜的表面形貌较为平整,孔隙率达到25.77%.根据正交实验结果,腐蚀液种类、浓度以及腐蚀时间对孔隙率的影响较大,而阳极氧化电解液、电压以及电解时间影响不明显.使用阳极氧化和化学腐蚀相结合的方法可以在铜表面制备出均匀、孔隙率高的微纳米结构.     

快速消除维持电压微细电化学加工脉冲电源

以绝缘栅型场效应管(MOSFET)作为开关元件的独立式单路微细电化学加工脉冲电源在脉间存在维持电压,使得微细电化学加工的散蚀增加,导致工件的形状精度降低.在分析维持电压存在特性的基础上,通过分析实验中采集到的波形,对脉冲电源进行改进,设计了双路控制的MOSFET开关电路,并根据MOSFET的开关特性,采用合理的电路参数.对比实验表明,改进后的电源快速消除了脉间维持电压,从而有效地降低了加工过程中的平均电压值,进而使加工表面痕迹的形貌得到了很大的改善,提高了加工的尺寸精度和表面质量.     

铝膜表面周期性纳米坑织构的制备

采用一次阳极氧化铝的方法分别在草酸、磷酸和柠檬酸溶液中制备了多孔阳极氧化铝膜,腐蚀掉铝片表面的氧化铝膜,铝片表面留下周期性纳米坑织构.利用扫描电子显微镜分析不同阳极氧化条件下铝膜的表面形貌,结果表明:铝片表面有序的六角阵列的纳米坑形成,坑的孔径大小随阳极氧化电压的升高而增大.铝片阳极氧化电压为300V,在浓度为4%柠檬酸中氧化2h,坑孔径达到785nm.使用光散射仪测量样品的光散射谱并研究样品对光的散射特性,散射光的强度随着散射角的增大而减小,铝膜表面纳米坑孔径越大对光散射越强.     

超声辅助微细电解制备微细圆柱体电极基础试验

分析了超声因素在微细电解制备微细圆柱体电极工艺中的作用机理,在自行研制的数字化微细电解加工系统上,以超声辅助微细电解的技术手段,利用初始直径400／μm的钨丝进行了微细圆柱体电极的制备试验．试验中重点分析了超声频率、加工电压、电极浸入深度等工艺因素对电极制备质量和制备效率的影响．试验结果表明,超声因素的介入可有效改善微细圆柱体电极制备的成型精度,且其制备效率可提高24．4％～41．2％．     

基于PVDF阵列的微结构表面形貌感测方法研究

针对光学扫描方法存在的检测设备昂贵、检测时间较长等不足,本文提出了一种基于PVDF压电薄膜阵列的微结构表面形貌感测方法。通过理论分析,得到在利用PVDF阵列检测材料微形貌特征曲线时平均微应变与输出电荷之间的函数关系,构建了微应变输入与电信号输出之间的数学模型,并从PVDF阵列结构的角度,分析了该检测方法产生误差的主要原因。结果表明,本文提出的基于PVDF压电薄膜阵列的微形貌感测方法精度相对较高,能够实现对材料表面形貌特征曲线的表征。     

微细铣削加工表面形貌的分形特征

微细铣削加工表面形貌特征的评价与表征对微细切削加工表面的形成机理、加工表面的形成与工艺参数之间的关系等的研究有重要意义。应用分形几何理论,采用盒计数法对微细铣削加工表面形貌进行研究。结果表明:微细铣削表面具有明显的分形特征,其盒计数维数在1.32～1.42之间,说明其加工表面形貌比较复杂,同时证明加工表面轮廓的分形维数D与表面粗糙度Ra没有相关性,进而可以从分形维数D与表面粗糙度Ra两方面对微细铣削加工表面形貌特征进行综合评价。     

超窄脉冲微细电解铣削加工机理和成型预测建模

采用超窄脉冲电源,利用简单圆柱工具电极在数控系统控制下,实现三维微细电解铣削加工.本文探索了低浓度Na Cl O3溶液、超窄脉冲的微细电解铣削加工机理,进行微细电解铣削加工成型预测建模,并进行基于超窄脉冲微细电解铣削加工试验.     

微细电解线切割加工模型分析与试验研究

基于电化学原理,讨论微细电解线切割加工的机理,建立了加工的理论模型,得出微米尺度线电极进给速度的理论上限.通过电解线切割加工试验,分析各种加工参数对加工精度的影响规律,并加工出缝宽为20 μm左右的微型桨叶结构.试验结果表明,微细电解线切割加工技术能为特殊性能材料的微细加工提供有效的新途径.     

微细电解加工的机理及实验

为研究微细电解加工的基本规律,根据电解加工的基本原理,建立了以电容模型为基础的数学模型.采用高频窄脉冲电源,电解加工主要是以暂态加工为主要过程,电容模型能够较准确地描述脉冲电解加工,对脉冲电解加工提供了公式依据.通过基础实验研究,得出加工间隙随着脉冲频率的提高而减小,加工电压越大加工间隙也越大,浓度低加工间隙也减小的结论以及带螺旋槽的电极排屑效果比圆形的效果更加快速.     

微细电火花加工机床微进给机构的分析

微进给机构是微细电火花机床最重要的组成部分之一.运用直接耦合的方法,在ANSYS软件环境下,对微细电火花机床的微伺服系统中的高频响微进给机构进行了结构的静态分析和模态分析,得到该压电微进给机构的固有频率和振型以及在电压激励下的最大变形量,并据此设计加工出微进给机构.结果表明,所设计的微进给机构具有很高的固有频率,可以实现高精度、高频响进给,满足了微细电火花加工的要求.采用所设计的微进给机构进行的微细电火花加工获得了非常好的效果,加工效率大大提高,加工质量明显改善.