低频振动小孔径内壁面微结构电解加工技术研究

• 作 者: 张垚彬
• 机 构: 浙江工业大学
• 出 处: 浙江工业大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 电解加工 低频振动 螺旋孔加工 加工精度

随着科学技术的进步,新的研究结果表明,以具有强化表面(表面具有紊流微结构)的冷却管/孔代替普通光滑管/孔,其传热效果可以得到进一步增强。强化表面指在管内壁面加工出一些具有粗糙肋的紊流结构,如肋槽、凹坑或凸台等。实验数据证明,此种形状的传热结构能够大幅度增强换热设备的换热效果,传热效率可比光滑孔提高35%-300%。因此,研究一种高效、低成本、具有竞争力的加工方法来实现小孔径内壁面微结构的微细加工是一项重要的研究课题。微细电解加工是以离子的形式对材料进行去除的,是一种非接触式加工,加工后工件表面无残余应力与再铸层,因此能用于任意材料的金属孔内表面微结构的加工。但目前电解加工小孔径内壁面微结构依然存在加工间隙内电解液更新困难,电解产物及电解热难以有效排除等问题。论文在电解液定常流动基础上增加低频振动,可以使得阴阳极加工间隙内形成扰动流场,从而达到改善加工间隙流场、提高电解产物排出能力的目的。围绕螺旋孔电解加工技术,本文采用数值模拟和实验相结合的方法,主要研究成型电极电解加工方法、低频振动平台的设计、间隙流场流动特性、加工工艺参数以及低频振动对小孔径内壁面加工的影响。论文主要研究工作如下:1、搭建一套利用成型工具电极低频振动电解加工内壁面微结构的平台。2、研制出可提高工具电极使用寿命的工艺方法。通过向光敏树脂中添加15%Si C的方法,控制其固化温度、固化时间,可提高绝缘胶与工具电极结合力,同时改性后的光敏树脂导热性与强度的增强使得工具电极的使用寿命明显提高。3、根据计算流体动力学,采用Fluent分析软件,对低频振动下小孔径内壁面微结构电解加工过程中的流场变化进行了数值模拟,研究螺旋孔电解过程中流体的运动状态,结果表明振动量程、振动速度等加工因素均会影响加工间隙内的流场分布,形成扰动流场。4、小孔径内壁面微结构电解加工工艺实验研究。采用改进工艺制作的工具电极加工螺旋孔,分析低频振动因素对加工稳定性和加工效率的影响规律,结果表明随着振动量程的增加,成型槽的均匀性随之变好,材料去除率也得到大大提高。而振动加速度越大,越有助于材料的去除。但对成型槽轴向肋深的一致性影响变化不大;振动频率越高,电解液更新的越频繁,对于槽的轴向肋深一致性越好,但孔的材料去除效率变小。