电极旋转电化学放电加工间隙内介质输送分析

微小孔是一类重要的结构,在航空工业、航天工业、微电子、汽车及医疗等行业有着广泛的应用。工具电极高速旋转电化学放电加工是根据电化学放电加工基本原理,应用高速旋转的工具电极在工件上进行电化学放电加工的方法。针对制造行业中广泛应用的金属微小孔结构,通过对螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙工作介质流场仿真,解释了螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙内工作介质输送机理。     

阴极高速旋转对微细电化学钻孔加工精度的影响

微小孔在航空航天领域有广泛应用,而微细电化学加工是一种比较理想的微小孔方法。对工具阴极高速旋转条件下,工具阴极表面形成具有一定绝缘效果气泡层的现象进行了研究。分析了工具阴极旋转速度对微小孔电化学加工时半径过切值和杂散腐蚀的影响。结果表明,采用高旋转速度有利于减小微小孔电化学加工时半径过切值、表面粗糙度值和杂散腐蚀,对微小孔的加工精度提高起到了重要作用。     

电极转速可调电加工装置设计及内部流固耦合分析

随着高性能材料的微小孔结构在航空航天、医疗等领域的广泛应用,微小孔加工技术也得到了不断地深化。依据特斯拉涡轮机原理,设计了电极转速可调电加工装置,通过调节电极转速及管电极末端出口工作液压力,实现电极转速可调电加工。此外,对装置内部进行了流固耦合分析,计算结果表明:随着入口工作液流速的增加,转动部分的变形量、工具电极转速也随之增加。     

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.     

微小孔螺旋管电极电火花-电解组合加工数值模拟及试验分析

为提高狭小间隙产物排出和加快电解液更新,采用螺旋管电极正反转匹配内外冲液方式进行电火花(EDM)-电解(ECM)组合加工。在电火花加工快速穿孔阶段,内冲液方式匹配电极顺时针旋转可增加间隙流场扰动,进而加快电蚀颗粒排出速度;在电解扩孔阶段,外冲液方式匹配电极逆时针旋转提高狭小间隙内电解液更新速度,进而保证孔壁电解效果。利用流场仿真证明螺旋管电极提高了间隙最大流速15.6%。实验验证螺旋管电极可以减小孔锥度至0.008,加工效率提高了25%。最终优化参数为冲液压力4 MPa和电极转速460 r/min。     

充放电对LaMgNi系储氢合金电化学性能的影响

研究充放电对LaMgNi系AB_(3.8)型储氢合金电极电化学性能的影响.结果表明:随着充电电流的增加,合金电极的最大放电容量持续增加,放电电势平台加宽,容量保持率先缓慢增大后快速减小;随着放电电流的增加,合金电极的最大放电容量持续减少,放电电势平台明显变窄,容量保持率持续增加.综合考虑,充电电流密度为100mA/g,放电电流密度为60mA/g时,La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.5)合金电极具有较好的综合电化学性能.     

气膜冷却孔电火花加工用复合功能主轴

为满足气膜冷却孔电火花加工对工具电极的旋转精度、进给补偿,以及加工产物快速排出的要求,设计了一种实现电极高精度旋转、蠕动进给、高压内冲液的功能复合型主轴。主轴设计基于双夹子蠕动式进给原理,采用旋转运动机构叠加于轴向进给运动机构上的构成方案。解决了旋转常闭夹子的夹紧力可控和开合驱动、高压工作液密封、高频脉冲电源供电及隔离等关键问题,避免了密封机构对电极运动的干涉问题。通过测试实验,复合功能主轴的电极底端旋转径跳小于8μm、蠕动进给行程为150mm、蠕动进给速度大于4mm/s、电极内冲液压力为0~4.2MPa、脉冲电源与旋转电极连接电阻小于1.3Ω。深小孔加工实验验证了复合功能主轴的可行性。     

高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

微砂轮电化学放电修整技术

基于电化学放电加工的电极损耗原理,提出一种新的微砂轮修整工艺——电化学放电修整方法.阐述了其修整原理,同时,通过对比修整前后微砂轮的表面形貌、磨削力和工件表面质量来评估修整效果,通过微磨削试验来分析加工工艺参数对修整效果的影响.结果表明:修整后,微砂轮的磨削力和工件表面粗糙度显著降低;使用32V电源电压、质量浓度为300g/L的NaOH溶液修整后,微砂轮的法向磨削力和工件表面粗糙度最低.通过电化学放电修整可以显著改善微砂轮的磨削状态,提高加工效率和工件表面质量,延长微砂轮使用寿命.     

双螺旋电极在深微孔电火花加工中的研究

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型,并对其进行流场仿真,分别从轴向速度场、流量以及压力场进行对比分析。研究结果表明:双螺旋电极比削边电极具有更快的加工速度和更大的微孔深径比,显著提高微细电火花的加工性能。双螺旋电极的特殊形貌结构在随主轴旋转的过程中,形成2个阿基米德螺旋,增强间隙流体的Z向对流运动,从而加速新鲜工作液的流入和含电蚀碎屑工作液的排出。     

基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺研究

为解决电火花加工因放电高温和出口间隙缺液而导致的小孔孔壁表面质量差、孔形精度低的问题,提出基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺方法。通过流场仿真对比了螺纹管电极与圆柱管电极二者加工间隙内流速以及流速的矢量分布,并通过对照实验对仿真结果进行了验证,最后针对电解后处理的加工参数进行了优化。结果表明:相较于圆柱管电极,螺纹管电极能将侧面加工间隙内的轴向流速数值从27.17 m/s提高至52.29 m/s,这更有利于微小加工间隙内加工产物有效排出;小孔经过电化学二次处理后,其锥度降低了近38%,圆度误差约降低了32%,并且高温火花放电导致的孔壁表面缺陷大幅减少;最终获得的小孔精度最高时的电解后处理加工参数组合为电压幅值30 V、电解液质量浓度6 g/L、电解扩孔时间25 s。     

成型压力对Mm（NiCoMnAl）5/5%Mg2Ni复合储氢合金电极电化学性能的影响

在不同成型压力下制备了Mm(NiCoMnAl)5/5%Mg2Ni复合储氢合金电极,研究了成型压力对合金电极的活化性能、最大放电容量、放电特性、循环稳定性和高倍率放电性能的影响规律.结果表明,成型压力对合金电极的活化性能基本无影响,合金电极的最大放电容量、放电特性和循环稳定性随成型压力的增大均呈现出先增大后减小的变化规律,合金电极的高倍率放电性能随成型压力的增大而变小.综合考虑,在成型压力为11t时,合金电极展示了最佳的综合电化学性能,电化学性能的改善主要归因于合金电极的电荷转移速度的加快.     

机械加工中电化学加工过程的可控性分析

随着科技的进一步发展,越来越多的科技用于各个生产领域。本文研制的线型复合工具电化学-机械加工方法,结合了电化学和机械加工的优势,增加了电化学加工过程的可控性,使电化学加工无需制作成型电极而可用于成型加工,拓展了电化学机械加工的领域。     

正交磁场对电火花单脉冲放电中电蚀凹坑的影响规律

电火花放电通道在正交磁场的作用下向洛伦兹力方向偏转、延伸,进而导致电蚀凹坑形貌发生变化,研究磁场辅助电火花加工(MF-EDM)过程中电蚀凹坑的形貌变化规律及特点,对进一步明晰电火花加工机理具有重要意义.基于MF-EDM气中单脉冲放电试验,使用表面轮廓仪观测电蚀凹坑延伸长度、深度、宽度及放电起始点偏移量,并得出磁场及放电参数对电蚀凹坑的影响规律.结果表明:电蚀凹坑长度随着磁感应强度、开路电压的增大而增大;电极外伸长度的影响结果相反;电蚀凹坑深度随着磁感应强度、开路电压、电极外伸长度的增加没有明显的变化规律;电容与磁感应强度存在最优参数组合以使凹坑长度最大;随着磁感应强度及放电能量的增加放电起始点的偏移量增加.     

中间相炭微球的粒径对其结构和性能的影响

采用X射线衍射、粒径分析、扫描电子显微镜、BET比表面积分析及电化学方法研究了粒径对中间相炭微球结构和性能的影响.研究结果表明:随着粒径的增加,中间相炭微球的堆积密度增大,比表面积减小;中间相炭微球电极的充电容量和不可逆容量减小,可逆容量与首次充放电效率增加;以中间相炭微球为负极制成063448型锂离子电池的放电容量随着中间相炭微球平均粒径的增大而增加,不可逆容量减少;以平均粒径为19.09μm的中间相炭微球为负极制成的电池放电容量为838 mA·h,首次充放电效率为87.29%,循环100次后的容量保持率为92.4%.     

激光旋切法加工高质量微小孔工艺与理论研究

针对激光微小孔加工中微小孔几何形貌和孔壁重铸层这2个影响微小孔加工质量的关键因素,利用大功率Nd:YAG毫秒脉冲激光器,分别在304不锈钢和DZ445定向结晶镍基合金上进行孔加工实验,主要研究了激光旋切法加工微小孔的工艺特点,对旋切法所涉及的3个关键参数(旋切路径、旋切速度、旋切圈数)对孔质量的影响规律进行了深入探讨。结果显示:边缘起点的旋切路径易导致孔缘出现缺口,而圆心起点的旋切路径可以避免这种现象;旋切速度和旋切圈数对孔壁重铸层厚度影响显著,重铸层厚度随着旋切速度的降低和旋切圈数的增加而减小,其机理在于,孔壁重铸层在旋切过程中会因激光的重复照射再次发生熔化,并在气化压力与辅助气压等驱动力的共同作用下克服黏滞力发生质量迁移,进而从孔出口排出,在其他工艺条件不变的情况下,重铸层的厚度与质量迁移的持续时间成反比。     

气体介质中电火花铣削加工工艺实验研究

为了解气体介质中电火花铣削加工的加工性能,首先采用单因素法在空气介质中进行了电火花铣削加工工艺实验研究。其次,采用了两种电极损耗补偿方法对三维结构的工件进行了实验研究。研究结果表明工件的加工速度随着分层厚度的增加而增加,随着轨迹重叠率的增加而减小;存在一个较佳的主轴伺服进给速度使得工件的加工速度较高。此外,气体介质中电火花加工工具电极损耗低的特点有利于实现气中电火花削加工工具电极损耗的补偿。利用回参考点的方法实现了三维结构的气中电火花铣削加工,加工出上边为8 mm×8 mm、四壁倾斜30°的梯形型腔和直径为2 mm的凸球。     

电极转速对甲醇电化学氧化还原行为的影响

以旋转线扫伏安和旋转循环伏安法研究了甲醇的电化学氧化还原过程中电极旋转速度的影响.电极旋转增加了CO在电极表面上的吸附量,增大其毒化作用,较大程度地减小氧化和还原电流.转速的影响随电位区域不同而不同,在较低电位下(<0.65 V),氧化过程为电化学动力学控制,旋转的影响较大;电位较正时(>0.65 V),氧化过程为扩散控制,旋转的影响较小.CO在电极表面上的吸附量的相对增加,使CO脱附引起的氧化电流也相对增加.     

热处理对贮氢电极合金La0.7Mg0.3Ni2.45Co0.75Mn0.1Al0.2的微结构与电化学性能的影响

研究了热处理时间对贮氢电极合金La0.7Mg0.3Ni2.45Co0.75Mn0.1Al0.2的微结构与电化学性能的影响。XRD分析结果表明,所有合金均由(La,Mg)Ni3与LaNi5两相构成,热处理并没有使该贮氢合金发生相变。电化学研究结果表明,随着热处理时间的延长,合金电极的最大放电容量与循环稳定性能均得到明显改善,而高倍率放电性能却逐渐恶化。     

绝缘工程陶瓷电火花加工温度场模拟

建立了绝缘工程陶瓷双电极电火花加工温度场的数学模型,应用有限元方法对其进行了数值模拟,仿真了不同加工条件下Al2O3陶瓷的温度场分布,得到了不同加工参数对放电凹坑形状的影响规律．仿真结果表明,Al2O3陶瓷的温度场在热影响区内随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加,在热影响区外温度几乎没有变化;加工后放电蚀坑的宽度和深度也随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加．模拟结果为预测Al2O3陶瓷表面形貌、揭示双电极电火花加工的放电机理、合理选择加工参数等提供了理论依据。