模板電解加工群孔基礎(chǔ)研究及應(yīng)用.pdf

1、在21世紀(jì)的航空航天、電子、儀器、紡織、印刷、醫(yī)療器械和汽車(chē)等工業(yè)領(lǐng)域中，以微小群孔為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的零部件使用越來(lái)越廣泛，例如光纖連接器、噴絲板、電子顯微光柵、微噴嘴、過(guò)濾網(wǎng)，冷氣導(dǎo)管和印刷電路板等。目前，加工微小群孔的方法主要有：機(jī)械加工、激光加工、電火花加工、掩模電解加工和電子束加工。但這些加工方式或多或少均存在著一些問(wèn)題，機(jī)械加工易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和毛刺；激光加工效率高，但其加工后的孔壁有再鑄層和微裂紋；在電火花加工中工具電極有損耗；掩模電

2、解加工工藝復(fù)雜。
　　 針對(duì)在金屬薄板上一次加工密集性群孔，本文提出了一種新穎的加工群孔技術(shù)，即模板電解加工技術(shù)。該技術(shù)為群孔加工提供了一種新的思路。
　　 本文圍繞模板電解加工技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，并利用該技術(shù)進(jìn)行了航空發(fā)動(dòng)機(jī)上導(dǎo)向葉片內(nèi)前、后冷氣導(dǎo)管的加工，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)提出了模板電解加工技術(shù)。該技術(shù)是基于電化學(xué)陽(yáng)極溶解理論，利用模板的選區(qū)限制工件蝕除的區(qū)域，在工件上加工出與模板上圖案

3、相似結(jié)構(gòu)的一種特種加工工藝。本文選用的模板是具有特定鏤空?qǐng)D案的薄板，與工件相互獨(dú)立，兩者可分離。加工時(shí)，將具有某種圖案的模板緊貼于工件，并保持模板與工件之間無(wú)縫隙，防止電解液滲入到模板與工件之間，造成雜散腐蝕。該技術(shù)具有獨(dú)特的電流場(chǎng)特性，是一種簡(jiǎn)單易行、低成本的金屬微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)。
　　 (2)根據(jù)模板電解加工的特點(diǎn)，構(gòu)建了模板電解加工試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：模板制作單元、電解液系統(tǒng)、夾具裝備和電源等，實(shí)現(xiàn)了快速、

4、有效地加工群孔，滿足了實(shí)際加工的需要。
　　 (3)根據(jù)電場(chǎng)基本理論，建立了三種加工方式(有導(dǎo)電層式模板電解加工、雙陰極式模板電解加工以及屏蔽式模板電解加工)的電場(chǎng)模型?；谠撾妶?chǎng)模型，利用有限元技術(shù)分析工件蝕除表面的電流密度分布規(guī)律，并對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)選出加工精度最高的加工方式，即雙陰極式模板電解加工方式。在其基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了雙陰極式模板電解加工電參數(shù)和模板參數(shù)對(duì)加工精度的影響。
　　 (4)采用了

5、主動(dòng)分流側(cè)流式雙向進(jìn)液電解液流動(dòng)方式。通過(guò)建立不可壓縮流場(chǎng)模型，對(duì)在正流/側(cè)流進(jìn)液方式下加工區(qū)內(nèi)的流速、壓力分布進(jìn)行了分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。與傳統(tǒng)正流式加工相比，分流正流式使加工區(qū)內(nèi)流速分布更均勻，避免了中心區(qū)流速過(guò)低的現(xiàn)象。探討了主動(dòng)式/被動(dòng)式雙向進(jìn)液側(cè)流加工區(qū)內(nèi)的流場(chǎng)特性，結(jié)果表明主動(dòng)式加工區(qū)內(nèi)流速、壓力分布均勻、加工穩(wěn)定，加工出群孔孔徑一致性高。同時(shí)對(duì)具有蛇形流道的模板電解加工進(jìn)行探討，對(duì)利用分塊式模板在大面積金屬薄板上加工密集性群孔進(jìn)

6、行了可行性研究，并獲得了孔徑一致性較好的結(jié)構(gòu)。
　　 (5)基于模板電解加工的特點(diǎn)，采用了輔助陽(yáng)極法和增大模板上小孔開(kāi)口角度的方法來(lái)提高孔的加工精度。過(guò)程分析和試驗(yàn)表明，輔助陽(yáng)極法加工有利于減小孔錐度，提高加工精度；模板上小孔的開(kāi)口角度對(duì)工件蝕除形貌有較大的影響，增大模板上小孔的開(kāi)口角度，可減小孔的錐度，大幅度提高孔徑的一致性。
　　 (6)模板電解加工技術(shù)應(yīng)用于某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上導(dǎo)向葉片內(nèi)前、后冷氣導(dǎo)管的研制。針對(duì)冷氣導(dǎo)