论文部分内容阅读
电解加工(Electrochemical Machining,ECM)是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理,将工件加工成形的。在电解加工过程中,工件阳极金属不断失去电子成为离子而进入到溶液当中,工件材料的减少过程是以离子形式进行的,由于金属离子的尺寸非常微小,因此这种微溶解去除方式使得电解加工在金属微细制造领域有着广泛的应用前景。本文以航空航天、精密仪器、化纤等领域应用较多的meso尺度的金属微细群孔结构作为加工研究对象,分析微细电解加工的特点和工艺规律,研究解决采用电解加工实现微细群孔结构稳定加工的关键问题。介绍了电化学腐蚀法制备微细圆柱电极的成形机理,研究分析了加工参数和阳极运动方式对微细电极成形的影响规律。并采用恒压、静液加工法,制备出了直径均匀,最小直径为20μm,长度为1500μm的微圆柱电极。提出了微细圆柱群电极电化学腐蚀加工方法。探讨了微细群电极电化学腐蚀加工成形规律,根据电化学腐蚀加工基本原理,通过有限元分析计算微细群电化学腐蚀加工过程中的电场分布,优化设计阴极形状,使作为电化学腐蚀阳极的群电极毛坯各柱体上的电流密度分布均匀;采用恒压加工和控制电量法分别控制群电极的形状和加工尺寸,建立数学模型,优选加工参数,控制加工过程,开展了电化学腐蚀法制备微细圆柱群电极工艺试验,制备出了直径分布一致、最大长径比达40且具有较好圆度的单排微细圆柱群电极。针对电解加工和微细群孔结构的特点,在已有微细电解加工机床的基础上,构建了微细群孔电解加工工艺系统,主要包括阴、阳极夹具,电解液循环系统、加工对刀以及加工过程控制部分。研究了加工电压、电解液浓度和成分、进给速度以及脉冲参数(脉冲宽度和占空比)对群孔加工的影响,结果表明减小加工电压、采用低浓度钝化性电解液、提高进给速度以及采用较小的脉宽和占空比加工,有利于减小电解加工间隙,提高加工的集中蚀除能力。在此研究基础上,提出并采用了分步加工、低浓度非线性电解液脉冲电解结合过进给加工两种方法,有效减小了群孔加工锥度。并通过采用单排微细圆柱群电极逐行加工微孔网板的方法,实现了不锈钢材料微孔网板的稳定电解加工,加工出的群孔具有较好的圆度和一致性。