Research on Bipolar Pulse Current Electroforming in Precision Molds and Dies

Electroforming is a specialised electroplating process for the manufacture of precision metal parts and mold tooling. Because it can simplify technical process and shorten molding cycles, electroforming is also a rapid manufacturing technology. Compared with direct and unipolar pulse current, bipolar pulse current in electroforming can obtain fine structure and grain size as well as surface leveling, resulting in better precision and surface finish. In this paper, bipolar pulse current electroforming is introduced. The influencing parameters such as electrolyte parameter, additives, current density, pH, temperature, and pulse parameters have been studied by experiments. Experiments on nickel electroforming in molds and dies have been done. The results indicated that bipolar pulse current electroforming could improve the quality and precision further, while reducing internal stress.     

Compound machining of silicon carbide ceramics by high speed end electrical discharge milling and mechanical grinding

A compound process that integrates end electrical discharge (ED) milling and mechanical grinding to machine silicon carbide (SiC) ceramics is developed in this paper. The process employs a turntable with several uniformly-distributed cylindrical copper electrodes and abrasive sticks as the tool, and uses a water-based emulsion as the machining fluid. End electrical discharge milling and mechanical grinding happen alternately and are mutually beneficial, so the process is able to effectively machine a large surface area on SiC ceramic with a good surface quality. The machining principle and characteristics of the technique are introduced. The effects of polarity, pulse duration, pulse interval, open-circuit voltage, discharge current, diamond grit size, emulsion concentration, emulsion flux, milling depth and tool stick number on performance parameters such as the material removal rate, tool wear ratio, and surface roughness have been investigated. In addition, the microstructure of the machined surface under different machining conditions is examined with a scanning electron microscope and an energy dispersive spectrometer. The SiC ceramic was mainly removed by end ED milling during the initial rough machining mode, whereas it is mainly removed by mechanical grinding during the later finer machining mode; moreover, the tool material can transfer to the workpiece surface during the compound process.     

精密电铸铜工艺的研究

电铸是一种在芯模上电沉积金属,然后使两者分离,来制取零件的工艺。电铸具有很高的复制精度和重复精度,适合制造具有复杂形状,精细型貌等特征的金属零件。电铸工艺很大程度上决定了铸层的组织结构和物理特性。文章分析了电流和添加剂对电铸层表面形貌的影响,铸液中添加剂对基质金属铜的晶粒的明显细化作用。     

混粉电火花加工工艺特性的研究

为了进一步完善混粉电火花加工工艺,对混粉电火花加工的一些工艺特性进行了研究。通过实验探讨了峰值电流、加工极性和工具电极转速对加工效率和表面粗糙度等性能指标的影响规律。结果表明,在加工能量较小的情况下,混粉电火花加工与普通电火花加工相比,兼备加工效率高和加工质量好的优点;而且,选择恰当的加工极性并适当地伴以工具电极的转动,可以获得更优的表面加工质量。     

脉冲CO2激光高精度烧蚀熔石英玻璃

激光抛光是一种能获得超光滑表面新颖的光学元件加工方法,但抛光后表面存在残余波纹和面形畸变.激光高精度烧蚀可用于对元件表面残余波纹和面形进行修正,是一种极具潜力的修形技术.本文开展了激光高精度烧蚀熔石英玻璃的实验,验证了脉冲CO2激光通过控制重叠率可以实现高精度的局部区域均匀烧蚀,并可通过控制激光功率密度获得不同纳米量级的烧蚀深度.但实验发现激光局部区域烧蚀过程存在热累积和过烧蚀的现象.为此建立三维数值模型模拟脉冲CO2激光扫描熔石英表面的过程,对不同重叠率及不同脉冲重复频率作用下熔石英表面温度分布及演变进行分析.数值计算结果表明,重叠率过高将导致熔石英过烧蚀;在合适的重叠率下,高脉冲重复频率会导致明显的热累积.     

镍铬合金钢脉冲电流电化学抛光工艺研究

机械零件的表面质量直接影响其使用寿命.采用电化学机械复合抛光,可以大大提高机械零件的抛光效率,但对于深小孔等抛光工具(磨头)很难深入的小结构,采用此方法工艺上很难实现.脉冲电流电化学抛光可以经济有效地对复杂形状的零件型腔进行抛光.对镍铬合金材料试件进行了脉冲电流电化学抛光的工艺试验,讨论并分析了实验结果,得出了加工参数对表面粗糙度的影响规律,以及各加工参数影响表面粗糙度的经验公式.     

电火花加工工艺效果建模

研究了电火花加工（ＥＤＭ）技术的加工机理。以峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、抬刀时间和加工时间为输入参数,并以加工速度和表面粗糙度为输出参数,分别用神经网络技术与非线性回归技术建立了ＥＤＭ工艺模型。经过实验数据的比较,认为这两种模型均能较精确地预测出给定条件下的加工速度和表面粗糙度,反映了该机床的加工工艺规律。其中,利用神经网络建立的模型具有更高的预测精度。     

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.     

强吸收固体中激光超声脉冲的特性研究

 对梯形激光脉冲入射到半无限强吸收固体媒质中热弹激发的超声应力脉冲进行了研究.给出了媒质表面束缚和自由2种情况下的超声应力脉冲的表达式及其理论曲线,并给出了自由表面下的实验结果,都表明表面束缚时应力脉冲是单极性的,自由时是双极性的,应力脉冲增宽不大,其特性还受激光脉冲形状的影响.     

高效电压调节型电火花脉冲电源的设计

在对传统脉冲电源和现有节能脉冲电源的工作原理、控制策略进行分析的基础上,针对传统脉冲电源存在电能利用率低的弊端,提出一种高效电压调节型火花放电脉冲电源.这种电源的电路具有自适应调节输出电压和等电流脉宽的特性,利用电路的拓扑结构进一步优化控制策略,演算电路的动态分析模型,同时对电路的各个主要器件进行设计和计算,给出实际电流电压波形以及自适应调压波形.结果表明:所设计的电源可实现空载电压、脉冲宽度、脉间宽度大范围独立可调,彻底取消耗能严重的限流电阻;电路具有较高的调压精度和较好的加工工艺效果.     

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.     

用双脉冲测量铁电薄膜的开关特性与电滞回线

分析测量了铁电薄膜的开关特性.介绍了测量铁电薄膜开关特性的重要仪器——双极性双脉冲发生器,以及利用双极性双脉冲测试铁电薄膜电滞回线的原理.这种电滞回线比用常规测量方式所测出的电滞回线更能真实地反映出铁电薄膜的特性,同时还能反映出铁电薄膜的极化转向过程.     

换向电流在叠层模板电沉积中的研究和应用

摘 要： 叠层模板电沉积是一种通过逐层模板沉积以成形复杂金属结构的新型制造技术。通过前期实验,认为该技术的关键在于保证单层表面的沉积质量以确保沉积逐层顺利进行,而调整电流参数配置可以有效地改善表面的沉积质量。本文分析了双脉冲电流对铸层的整平修饰作用,认为其中的负向脉冲电流可以腐蚀削减铸层表面微观突起的生长高度。试验中采用3种电流配置进行对比实验,配置分别为：纯直流配置、正脉冲电流和双脉冲电流。实验对电流参数包括正负脉冲的脉宽、频率,工作时间、关断时间以及电流密度作了调整和优化。实验结果验证了理论分析,通过宏观厚度测量和微观形貌,表明双脉冲电流配置条件下,模板电铸层的均匀性具有明显的改善。实验中制备出一批截面为20mm×20mm,厚度为4-7mm具有一定几何形状的铜质金属实体。     

Study on high efficient electric discharge milling of silicon carbide ceramic with high resistivity

A new method which employs a group pulse power supply for electric discharge milling of the silicon carbide ceramic with the resistivity of 500 Ω·cm is presented. Due to the good machining stability and high pulse utilization, the material removal rate （MRR） can reach 72.9 mm^3/min. The effects of high-frequency pulse duration, high-frequency pulse interval, peak voltage, peak current, polarity, rotate speed and group frequency on the process performance have been investigated. Also the EDMed surface microstructure is examined with a scanning electron microscope （SEM）, an X-ray diffraction （XRD）, an energy dispersive spectrometer （EDS） and a micro hardness tester. The results show that the conditions of smaller high-frequency pulse duration and pulse interval, higher peak voltage and peak current, and positive tool polarity are suitable for machining the SiC ceramic. The optimal rotate speed is 1090 r/min and the preferable group frequency is 730 Hz. In addition, there is a small quantity of iron on machined surface when machining with steel electrode. The average grain size of the EDMed surface is smaller than that of the unprocessed, and the micro hardness of machined surface is superior to that of the unprocessed.     

高频窄脉冲电解加工的机理研究

探讨了高频窄脉冲电解加工（HSPECM）的机理。结果表明：HSPECM的强脉冲效应，改善了电解加工极间的间隙特性；强压力波，大脉冲间反向电流以及微火花均产生强烈的去极化作用，改善了电流效率特性，缩小了加工截止间隙，这些均强化了阳极溶解的集中蚀除能力，并实现了微小间隙加工。工艺试验证明，上述变化可导致高加工精度，高表面质量和高效率。用HSPECM加工的型腔试件其圆度达到0.02mm，重复精度在0.05mm以内，表面粗糙度在Ra0.60μm以下，使电解加工从半精加工水平提高到了精加工水平。     

Power Transformer Intelligence Monitor System

An auto-monitoring system has been created that could monitor the main parameter of power transformers. It reads data of V＆I by precision rectifier circuit and amplifier, and converted electric energy into pulse signal by means of sensor technique and pulse converter circuit, it is sent into microcomputer to process, completed monitoring to power transformer parameters and running state by software system. It can register all kinds of key data, and provide all kinds of virtual technical data for managing sections and can auto-form all kinds of electric annual reports and monthly reports analysis graphs such as managing graphs. It notably improves the safety and reliability of transformer, with strong anti-jamming technique and unique function, it can be used on the transformers in railway＇ s self-closing lines and all kinds of transformer stations.     

添加氮化钛钇稳定氧化锆导电性能

为了使氧化锆在刀、模具零件的应用上更加广泛,需提高其放电加工特性。在钇稳定氧化锆(YSZ)中添加不同配比的导电氮化钛(TiN)粉末制成复合材料。对烧结坯测试电阻率、借助 SEM 观察微结构,进行电火花加工实验：以电压、电流及脉冲时间等作为控制参数,测试放电加工材料去除率与表面粗糙度等特性。结果表明：添加 TiN 在 ZrO2基体内形成导电的网状组织,添加量达到30 wt%,电阻率降低至3.86×10-3Ω·cm 时,满足电火花加工导电性要求。相同加工条件下,与 WC/Co 比较,3YSZ/TiN 去除率更大,表面粗糙度也相对较大。电流对材料去除率影响较大,随着电流脉冲宽度增大,材料去除率增加,表面粗糙度下降。     

钛合金微弧氧化工艺参数与陶瓷膜〖KH*2〗数学模型的建立及实验研究

 建立钙磷电解液体系下微弧氧化工艺参数与陶瓷膜特性相关的数学模型,微弧氧化工艺参数（电源电压U_m、电流密度J、占空比η、溶液电导率、阳极氧化膜气体介电常数等）与陶瓷膜表面形貌、厚度、电流响应有一定关系.在钙磷电解液体系下,通过实验考察电解液强电解质NaOH浓度对陶瓷膜特性的影响,测试电压模式下电流响应曲线.实验表明:电压模型下,陶瓷膜在40s左右成膜;膜表面形貌受NaOH浓度影响较大;低浓度下模型模拟电流响应曲线与实验结果吻合性较好,可为钙磷电解液体系下确定适宜的NaOH浓度提供参考依据.     

电爆炸切断开关产生纳秒脉冲的实验研究

论述了电爆炸导体的爆炸机制，以及作为切断开关爆炸导体参数选取的经验公式，并设计一个含两根电爆炸丝断路开关的电感储能电路，通过斩波来产生一个纳秒级大电流的单触发脉冲．在实验中，通过调节导体参数，可得到脉宽100ns的大电流脉冲，也通过实验探讨了电爆炸丝的参数及实验条件的选择对这个脉冲的影响。     

脉冲参数对脉冲MIG焊焊接行为的影响研究

针对自行开发的软开关逆变电源,设计了脉冲参数影响规律研究的工艺实验平台。实验根据一脉一滴的原则,改变峰值电流、峰值时间、基值时间,采用小波分析仪采集焊接过程的电流电压信号,并用高速摄像机获取熔滴过渡图像,结合两者处理结果分析表明,脉冲参数直接影响熔滴过渡过程,峰值电流和峰值时间之积对熔滴过渡影响显著,基值时间和基值电流对熔滴过渡影响不大。