微細(xì)電解線切割加工技術(shù)的試驗(yàn)研究與應(yīng)用.pdf

1、微細(xì)電解線切割加工技術(shù)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(xué)溶解的原理，結(jié)合多軸數(shù)控運(yùn)動(dòng)，對(duì)金屬材料進(jìn)行加工成形的一種電解加工新方法?；谠砩系膬?yōu)勢(shì)，線電極加工過(guò)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(fù)雜微結(jié)構(gòu)件。該技術(shù)在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等微細(xì)制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文的主要研究工作內(nèi)容如下：
　　 1.提出了三種強(qiáng)化傳質(zhì)的方案。討論了微細(xì)電解線切割加工的原

2、理和特點(diǎn)，分析了脈沖電流微細(xì)電解線切割加工的定域蝕除特性?；谖⒓?xì)電解線切割加工自身的特點(diǎn)，提出了三種強(qiáng)化傳質(zhì)方案：線電極軸向微幅振動(dòng)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(xì)電解線切割加工的試驗(yàn)系統(tǒng)。改進(jìn)了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、超短脈寬電源、加工檢測(cè)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(qiáng)化傳質(zhì)方案，分別設(shè)計(jì)了軸向微振動(dòng)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(jìn)行

3、了軸向微幅振動(dòng)微細(xì)電解線切割工藝試驗(yàn)研究。實(shí)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(dòng)加工間隙流場(chǎng)特性，建立了線電極軸向微幅振動(dòng)加工間隙理論模型。通過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)，研究了線電極軸向微幅振動(dòng)對(duì)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(duì)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(gè)復(fù)雜微結(jié)構(gòu)，其中微螺旋結(jié)構(gòu)切縫寬度為8μm。
　　 4.進(jìn)行了軸向沖液微細(xì)電解線

4、切割工藝試驗(yàn)研究。對(duì)引流道流場(chǎng)進(jìn)行了仿真和優(yōu)化，采用增加犧牲陽(yáng)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(duì)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(dá)30的微縫等結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)。
　　 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(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，從

5、理論上分析了走絲機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)輪回轉(zhuǎn)精度對(duì)電極絲振動(dòng)的影響，通過(guò)增加輔助陽(yáng)極消除了切縫周圍非加工區(qū)的點(diǎn)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(shè)計(jì)了單向走絲機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)形線電極的無(wú)縫對(duì)接。通過(guò)大量的對(duì)比試驗(yàn)，分析了走絲速度、進(jìn)給速度、電解液濃度、工件厚度和輔助陽(yáng)極等因素對(duì)加工的影響。進(jìn)行了單向走絲電解線切割典型結(jié)構(gòu)加工試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)厚度為20mm的不銹鋼板的切割，加工出的切縫結(jié)構(gòu)深寬比達(dá)66.7。
　　 6.將微細(xì)電解線