氣中微細(xì)電火花沉積關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在微納米加工領(lǐng)域，目前人們已經(jīng)普遍認(rèn)可了兩種材料加工方式，即“自上而下”的減材加工方式和“自下而上”的增材加工方式。如果能在同一加工系統(tǒng)中，通過簡(jiǎn)單地改變控制策略即可實(shí)現(xiàn)減材與增材可逆加工，則無疑對(duì)豐富材料加工技術(shù)的內(nèi)涵和提供新的加工手段具有十分重要的意義。沒有宏觀作用力、具有以柔克剛特性的電火花加工技術(shù)是解決復(fù)雜零部件和難加工材料制造難題的有效方法之一。而本文提出的微細(xì)電火花沉積技術(shù)不僅可以對(duì)有缺陷的零件進(jìn)行生長或修正加工，還可以加工

2、出具有凹面特征和凸面特征的三維微細(xì)結(jié)構(gòu)。
　　微細(xì)電火花沉積技術(shù)是在電火花常規(guī)加工基本原理之上發(fā)展起來的。因此本文先對(duì)微細(xì)電火花沉積的基本原理進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)了其實(shí)現(xiàn)條件，然后通過選取合適的熱源模型、熱邊界條件和放電通道半徑等，建立了氣中微細(xì)電火花沉積的熱傳導(dǎo)模型。利用Ansys有限元分析方法，對(duì)單脈沖條件下的工具電極和工件的瞬態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并預(yù)測(cè)了適合氣中微細(xì)電火花沉積的工藝參數(shù)的選擇范圍。
　　在普通電火花成形加工

3、機(jī)床 DP30上，采用45鋼、鎢和黃銅作為工具電極，在空氣介質(zhì)中可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)電火花沉積加工，再通過僅僅改變電極和工件的極性就可以對(duì)生成的沉積材料進(jìn)行有選擇性的去除加工，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料的可逆加工。通過大量實(shí)驗(yàn)對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出各工藝參數(shù)的影響規(guī)律。另外，為了探索微細(xì)電火花沉積的內(nèi)在本質(zhì)，還在克服重力、氬氣介質(zhì)和磁場(chǎng)中進(jìn)行了沉積實(shí)驗(yàn)研究。
　　為了進(jìn)一步構(gòu)造二維和三維的微細(xì)結(jié)構(gòu)，本文提出了兩種沉積策略：?jiǎn)螆A柱連續(xù)沉積策略和分層掃描

4、式沉積策略。通過對(duì)電極的路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了HIT字符型陣列、往復(fù)直線、圓弧、四邊形等形狀的沉積。并發(fā)現(xiàn)在特定參數(shù)下用黃銅電極可以沉積出微三維螺旋結(jié)構(gòu)，這種微三維結(jié)構(gòu)是在沒有使用X、Y軸和數(shù)控功能，而僅僅是Z軸進(jìn)給的條件下得到的。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)了微螺旋沉積的工藝規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在克服重力、電極和工件呈任意角度下均可以穩(wěn)定沉積。
　　對(duì)微細(xì)電火花沉積得到的材料進(jìn)行了性能檢測(cè)，檢測(cè)表明沉積材料的成分取決于工具電極材料，并呈明顯的分層結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)