微細電解線切割加工技術的試驗研究與應用.pdf

1、微細電解線切割加工技術是以微米尺度線電極作為工具陰極，利用金屬在電解液中發(fā)生電化學溶解的原理，結合多軸數(shù)控運動，對金屬材料進行加工成形的一種電解加工新方法?；谠砩系膬?yōu)勢，線電極加工過程中不發(fā)生損耗，可采用數(shù)微米直徑金屬絲作電極，加工出小至數(shù)微米尺度的復雜微結構件。該技術在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等微細制造領域具有廣闊的應用前景。本文的主要研究工作內容如下：
　　 1.提出了三種強化傳質的方案。討論了微細電解線切割加工的原

2、理和特點，分析了脈沖電流微細電解線切割加工的定域蝕除特性。基于微細電解線切割加工自身的特點，提出了三種強化傳質方案：線電極軸向微幅振動方案、線電極軸向沖液方案和環(huán)形線電極單向走絲方案。
　　 2.完善了微細電解線切割加工的試驗系統(tǒng)。改進了運動系統(tǒng)、超短脈寬電源、加工檢測系統(tǒng)、加工控制系統(tǒng)，建立了電解液循環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)不同的強化傳質方案，分別設計了軸向微振動線電極系統(tǒng)、軸向沖液線電極系統(tǒng)和單向走絲線電極系統(tǒng)。
　　 3.進行

3、了軸向微幅振動微細電解線切割工藝試驗研究。實現(xiàn)了直徑2μm線電極的在線制作。分析了線電極軸向微幅振動加工間隙流場特性，建立了線電極軸向微幅振動加工間隙理論模型。通過大量的對比試驗，研究了線電極軸向微幅振動對加工穩(wěn)定性、加工效率、加工精度以及電參數(shù)工藝規(guī)律的影響。比較了不同工件材料、不同線電極直徑對加工工藝的影響。在鎳、高溫合金和不銹鋼材料上加工出多個復雜微結構，其中微螺旋結構切縫寬度為8μm。
　　 4.進行了軸向沖液微細電解線

4、切割工藝試驗研究。對引流道流場進行了仿真和優(yōu)化，采用增加犧牲陽極的方法改善了出液面切縫邊緣圓角現(xiàn)象。根據(jù)所建立的理論模型，研究了不同工藝參數(shù)對加工效果的影響。選擇合適的工藝參數(shù)，采用直流電源在5mm厚的不銹鋼板上加工出了深寬比高達30的微縫等結構；采用脈沖電源在厚100μm不銹鋼板上加工出了微縫、微探針和直角等典型微結構。
　　 5.提出了環(huán)形線電極單向走絲電解線切割加工新方法。建立了單向走絲電解線切割加工間隙流場的數(shù)學模型，從

5、理論上分析了走絲機構上的導輪回轉精度對電極絲振動的影響，通過增加輔助陽極消除了切縫周圍非加工區(qū)的點蝕現(xiàn)象，探討了加工中斷絲的原因并提出了有效的解決措施。設計了單向走絲機構，實現(xiàn)了環(huán)形線電極的無縫對接。通過大量的對比試驗，分析了走絲速度、進給速度、電解液濃度、工件厚度和輔助陽極等因素對加工的影響。進行了單向走絲電解線切割典型結構加工試驗，實現(xiàn)厚度為20mm的不銹鋼板的切割，加工出的切縫結構深寬比達66.7。
　　 6.將微細電解線