收藏本站
《南京航空航天大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于微加工间隙内强化传质的微细电解线切割加工技术基础研究

贺海东  
【摘要】:随着微机械系统的不断发展,金属微结构高效、高精度、高质量加工已成为目前制造科学研究的热点之一。近年来,国内外许多专家学者特别关注微细电解加工技术,期望利用其独特的加工原理和特性,实现对金属材料的高品质加工。微细电解线切割加工技术不仅继承了微细电解加工技术的可加工材料范围广、加工表面质量好、工具无损耗等优点,同时还省去了制备复杂阴极工具的工艺过程,缩短了加工前期准备时间,特别适合于制备形状复杂的、大深宽比的金属微结构/零件。微尺度加工间隙内产物的快速运输是提高微细电解线切割加工效率,改善加工质量最为有效的途径之一。本论文旨在通过强化微细电解线切割加工过程中微间隙内的传质速度,实现对金属微结构/零件的高品质加工,研究内容主要包括以下几个方面:(1)提出了表面织构化线电极微细电解切割加工技术。通过建立线电极轴向运丝微加工间隙内流场分布的等效分析模型,发现线电极壁面速度滑移会导致间隙内电解液流速降低,不利于电解加工产物的快速排出。建立了线电极壁面速度滑移等效分析模型,揭示出在电解加工过程中,线电极表面粘附的氢气泡对壁面速度滑移具有很大的影响,气泡尺寸越大和/或气泡层内含气率越高会导致线电极壁面速度滑移增大。通过对线电极壁面粘附的氢气泡进行受力分析,发现采用表面织构化线电极有助于促进氢气泡从线电极壁面脱附,减小壁面气泡层厚度及含气率,降低壁面速度滑移,增强微尺度加工间隙内的传质速度。(2)通过理论分析回转表面激光扫描加工的特点,设计了针对微细线电极回转表面激光扫描加工工艺方法,并成功在直径25μm和50μm的金属钨丝表面加工出有序且均匀分布的微织构。探讨了激光能量密度、扫描间距和扫描速度对微织构形貌及织构化区域润湿性能的影响,最终制备出具有不同表面亲水性的织构化微细线电极。(3)开展了表面织构化线电极超短脉冲微细电解切割加工试验研究。结果表明,通过选择合适的加工参数,采用表面织构化线电极能够有效提高微细电解切割加工的加工效率、缝宽均匀性及表面质量。织构化微细线电极表面越亲水,稳定加工的最大进给速度越快,加工缝宽均匀性越好。采用表面织构化线电极的最大进给速度达到了0.5μm/s,是采用光滑线电极的2.5倍。(4)提出了线电极间歇回退辅助轴向运丝微细电解切割加工技术。通过流场仿真,分析了线电极间歇回退辅助轴向运丝微尺度加工间隙内流场分布的特点,并进行了试验验证。结果表明,该方法能够有效增强微加工间隙内电解产物的排出速度,提高加工效率,改善缝宽均匀性。探讨了线电极回退距离、回退速度和单次进给量对加工缝宽、缝宽标准差及加工效率的影响规律。采用优化后的工艺参数,在厚100μm的304不锈钢基体上加工出缝宽13.8μm、缝宽标准差0.53μm、表面粗糙度R_a 0.042μm的高质量群缝微结构,且各微缝之间具有良好的缝宽一致性。(5)提出了多线电极轴向高速运丝微细电解线切割加工技术。分析了线电极运丝速度对壁面速度滑移和加工间隙内传质速度的影响。研究了采用高频窄脉冲进行加工时,脉冲频率、占空比、线电极数量和运丝幅值等参数对加工缝宽、进给速度和总加工速度的影响规律。最终实现了15根线电极同时加工,总加工速度达到了75μm/s。采用15根直径50μm的线电极,在3mm厚的工件上加工出深宽比20的阵列梳齿微结构;采用7根线电极,一次加工出多个粗糙度R_a仅为0.128μm的“X”型微零件。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG662

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 符永宏;刘强宪;叶云霞;华希俊;康正阳;符昊;;同点间隔多次激光微织构工艺研究[J];中国激光;2015年12期
2 朱效谷;李勇;李文平;;电解水式驻留微气泡减阻技术及其可行性分析[J];船舶力学;2014年10期
3 于洽;曾永彬;徐坤;曲宁松;朱荻;;阳极振动往复运丝微细电解线切割试验研究[J];中国机械工程;2014年03期
4 明平美;吕珍斌;李松昭;;精细金属网栅的制造方法及其研究进展[J];航空精密制造技术;2013年02期
5 李勇;李文平;朱效谷;;柔性MEMS减阻蒙皮设计及其制作工艺[J];光学精密工程;2012年12期
6 于洽;曾永彬;张海;朱荻;曲宁松;;阳极振动辅助微细电解线切割技术[J];机械工程学报;2012年23期
7 于洽;朱荻;曾永彬;张海;;微幅往复走丝微细电解线切割试验研究[J];航空学报;2012年05期
8 周吉;朱恂;丁玉栋;王宏;廖强;谢建;;液体通流微小槽道内气泡动力学行为模拟[J];化工学报;2011年10期
9 贾连杰;刁国虎;马建新;朱永伟;;微齿轮超声复合电解加工工艺设计与试验[J];扬州大学学报(自然科学版);2011年03期
10 陈辉;王玉魁;王振龙;;微小孔的电解加工工艺研究[J];电加工与模具;2010年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马卓晨;功能金属微纳结构的激光制备与应用研究[D];吉林大学;2016年
2 李雄鹰;碳纳米材料表面液滴的润湿性[D];山东大学;2015年
3 乔栋;高精度绝对式光栅尺测量技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
4 谭德坤;微流道内表面效应对流体流动及传热特性的影响[D];南昌大学;2014年
5 吴修娟;微纳电解加工基础研究[D];南京航空航天大学;2014年
6 陶海岩;飞秒激光固体材料表面微纳结构制备及其功能特性的研究[D];长春理工大学;2014年
7 张习文;微小型加速度计的精密装配及影响性能的因素研究[D];大连理工大学;2013年
8 魏臣隽;基于电解电火花效应的硬脆绝缘材料微加工技术[D];上海交通大学;2011年
9 王少华;微细电解线切割加工技术的试验研究与应用[D];南京航空航天大学;2010年
10 马晓宇;阵列孔微细电解加工基础技术研究[D];清华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘强宪;脉冲激光表面烧蚀微织构工艺与激光器系统研究[D];江苏大学;2016年
2 王亚南;微细环槽电解线切割加工系统及试验研究[D];广东工业大学;2016年
3 李鹏;多线电极微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2016年
4 谭旭东;表面功能性微纳复合结构的飞秒激光加工[D];北京理工大学;2016年
5 黄元丁;表面微观形貌对固液界面边界滑移和流体阻力影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 郭荣基;不同介质中激光烧蚀微冲量耦合特性实验研究[D];河南师范大学;2015年
7 王硕;气泡的稳定性:从宏观尺度到纳米尺度[D];上海师范大学;2014年
8 李政;非光滑疏水表面的微气泡减阻技术研究[D];大连理工大学;2013年
9 刘维萍;微纳表面结构的制备及润湿性研究[D];苏州大学;2013年
10 卢思;微纳米结构超疏水表面制备和减阻机理研究[D];清华大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 朱颖谋;孙长宏;牛禄;顾琳;;钼钛锆高温合金电火花线切割加工效率优化[J];电加工与模具;2015年05期
2 莫梦婷;赵文杰;陈子飞;曾志翔;乌学东;薛群基;;海洋减阻技术的研究现状[J];摩擦学学报;2015年04期
3 高军;谷云庆;牟介刚;郑水华;;柔性表面减阻技术研究进展[J];化工新型材料;2015年03期
4 赵建社;李龙;王峰;肖雄;;振动进给对微尺度群缝电解加工过程的影响[J];中国机械工程;2015年01期
5 邓超;杨丽;陈海军;杨谋存;朱跃钊;;微纳米气泡发生装置及其应用的研究进展[J];石油化工;2014年10期
6 卢继霞;赵建阳;王万坤;吕琦;;金属微孔滤膜传感器的研究现状[J];润滑与密封;2014年07期
7 卢继霞;丁慧;方亮;贾瑞清;;化学镀镍方法制备金属微孔滤膜[J];机械工程学报;2014年12期
8 朱恂;谢建;王宏;廖强;丁玉栋;冯浩;;微小通道内液体扰流微孔逸出气泡串的迁移行为[J];化工学报;2014年10期
9 张昭瑞;朱磊;黄燕华;谢军;梅鲁生;;柱腔上微孔电火花加工技术[J];科学技术与工程;2012年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 方明;高频脉冲电化学精密加工多场耦合理论与工艺研究[D];合肥工业大学;2017年
2 赵珍阳;光谱仪用低膨胀合金和核心部件的制备技术及关键理论问题研究[D];山东大学;2017年
3 贺海东;基于微加工间隙内强化传质的微细电解线切割加工技术基础研究[D];南京航空航天大学;2017年
4 沈安琪;致密油藏渗吸机理研究[D];东北石油大学;2017年
5 彭凯;大量程纳米时栅位移传感器的测量模型和误差机理研究[D];重庆大学;2017年
6 刘嵩;飞秒激光制备微纳米周期结构的热辐射特性研究[D];北京工业大学;2016年
7 潘月;静电压微细电解加工技术研究[D];燕山大学;2016年
8 丁红昌;绝对式单码道线位移光栅传感器原理与实现[D];长春理工大学;2016年
9 孔全存;微细电解加工三电极脉冲电源及基础工艺研究[D];清华大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白宇飞;微型热管挤压模具分流模芯微细电火花加工工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 陈康;基于壳体加热的船舶减阻基础研究[D];大连海事大学;2018年
3 路文吉;激光微织构高强度螺栓表面的摩擦特性试验研究[D];江苏大学;2017年
4 谭谈;基于扭摆腔与被动调Q技术的单纵模激光产生技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
5 张春月;液滴撞击不同润湿性球面动态特性的研究[D];大连理工大学;2017年
6 孙敏;气相法高分子薄膜的纳米尺度调控和功能化[D];宁波大学;2017年
7 赵爽;kHz重频激光烧蚀等离子体助燃研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
8 赵艳凤;叶栅表面微形貌的气动特性影响机理与减阻方法研究[D];大连理工大学;2016年
9 方亚芹;壁面润湿性对液滴撞击管壁的动力学特性影响实验研究[D];大连理工大学;2016年
10 罗伟蓬;基于SU-8胶的疏水微结构阵列设计、制备与减阻性能研究[D];国防科学技术大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康正阳;符永宏;尹必峰;纪敬虎;;分区异化织构缸孔表面形貌表征[J];江苏大学学报(自然科学版);2015年01期
2 苏永生;李亮;何宁;赵威;;聚晶金刚石表面微结构的激光加工实验[J];中国激光;2014年08期
3 苏永生;李亮;何宁;赵威;;激光加工硬质合金刀具表面微织构的试验研究[J];中国激光;2014年06期
4 彭国良;杜太焦;刘峰;张相华;;激光烧蚀玻璃纤维/环氧树脂复合材料的能量耦合率模拟研究[J];中国激光;2014年02期
5 ;Role of step-shape structures and critical failure bubble volume in micro bubble constraint[J];Chinese Science Bulletin;2012年22期
6 T.RAJMOHAN;K.PALANIKUMAR;M.KATHIRVEL;;混合铝基复合材料钻削工艺参数的优化(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年06期
7 褚金奎;陈兆鹏;张然;;集成铜金属压阻层的SU-8胶悬臂梁微力传感器的制作[J];光学精密工程;2011年12期
8 赵文杰;王立平;薛群基;;织构化提高表面摩擦学性能的研究进展[J];摩擦学学报;2011年06期
9 芮岳峰;王亚军;刘景全;杨春生;;基于Parylene的柔性生物微电极阵列的制作[J];纳米技术与精密工程;2011年05期
10 孟冬;李寒松;曾永彬;刘勇;;微细球状电极制备研究[J];机械工程学报;2011年15期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何业增;受限条件下熔体的结构演变及凝固行为[D];山东大学;2014年
2 于海;小型绝对式光电编码器动态误差检测系统及方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
3 常丽;莫尔条纹纳米级细分关键技术研究[D];沈阳工业大学;2013年
4 周泉;基于PEPT的低电压宽动态范围图像传感器的研究[D];吉林大学;2013年
5 叶宏飞;水在碳基纳米尺度通道内的粘性、扩散和剪切流动行为的模拟研究[D];大连理工大学;2012年
6 吕存景;微纳米光滑表面上液滴润湿性的力学研究[D];清华大学;2011年
7 刘东;高热流密度微结构散热器换热特性的研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 郭丽祥;双电层影响下的微通道分层流动及其稳定性研究[D];天津大学;2010年
9 黄永光;飞秒激光诱导金属表面微纳米结构的基础研究[D];北京工业大学;2010年
10 杨大勇;微流控芯片中电渗流输运特性研究[D];南昌大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金龙;激光冲量耦合作用检测及实验研究[D];河南师范大学;2013年
2 陈明辉;同质掩模法制作闪耀光栅研究[D];苏州大学;2012年
3 李晓霞;射流电解小尺寸三维工艺研究[D];西安工业大学;2012年
4 李洋;构筑具有各向异性性质的纳微米仿生结构表面[D];吉林大学;2011年
5 仲强;三维凹坑形自组装涂层表面的特征及其减阻性能研究[D];大连理工大学;2010年
6 陈里龙;金属电化学快速线切割技术研究[D];浙江理工大学;2010年
7 江一;激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究[D];南京航空航天大学;2009年
8 李保家;仿生周期微结构表面设计制备及其润湿性能研究[D];江苏大学;2007年
9 李艳峰;合金基体上超疏水表面的制备及疏水性的研究[D];大连理工大学;2007年
10 石海霞;TEA CO_2激光烧蚀铝靶冲量耦合系数实验研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚羊洋;房晓龙;曾永彬;王文汉;;轴向冲液电解线切割50CrVA试验研究[J];电加工与模具;2017年01期
2 朱兵;朱荻;曾永彬;王少华;;电解线切割加工技术试验研究[J];中国机械工程;2010年08期
3 王昆;朱荻;;微细电解线切割加工模型分析与试验研究[J];同济大学学报(自然科学版);2009年12期
4 王昆;朱荻;张朝阳;;微细电解线切割加工的基础研究[J];中国机械工程;2007年07期
5 刘志东;袁家斌;郭钟宁;;电解线切割工作液在高速走丝线切割加工中的应用[J];电加工;1990年06期
6 王昆;朱荻;;基于线电极原位制作的微细电解线切割加工[J];光学精密工程;2009年11期
7 王昆;朱荻;张朝阳;;微细电解线切割加工控制系统[J];机械科学与技术;2007年07期
8 于洽;曾永彬;张海;朱荻;曲宁松;;阳极振动辅助微细电解线切割技术[J];机械工程学报;2012年23期
9 王少华;朱荻;曲宁松;王昆;;微细缝结构电解加工研究[J];中国机械工程;2009年08期
10 王少华;朱荻;曾永彬;朱兵;;线电极微幅振动电解线切割研究[J];机械工程学报;2010年13期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 彭帅;曲宁松;曾永彬;朱荻;李伟;于洽;;往复运丝电解线切割基础研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
2 王昆;朱荻;曲宁松;王少华;;微细电解线切割加工的模型分析与试验研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
3 王昆;朱荻;曲宁松;王少华;;微细电解线切割加工的模型分析与试验研究[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年
4 童品周;曾永彬;孟岭超;;多层工件叠加电解线切割加工试验研究[A];特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)[C];2017年
5 徐坤;张朝阳;曾永彬;朱荻;;微细电解线切割加工端面间隙模型分析及试验研究[A];特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)[C];2017年
6 雷建国;伍晓宇;徐斌;张涵霏;郭登极;阮双琛;;微细电解线切割与微细电阻滑焊组合工艺制备叠层三维微电极[A];第16届全国特种加工学术会议论文集(上)[C];2015年
7 王少华;朱荻;曲宁松;曾永彬;朱兵;;微尺度线电极电解线切割技术研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
8 路遥;;改善线切割加工件表面质量的措施(BS无电解线切割加工电源)[A];陕西省电加工学会第六届学术年会论文集[C];1996年
9 李鹏;曾永彬;徐坤;房晓龙;朱获;;多线电极微细电解线切割加工试验研究[A];第16届全国特种加工学术会议论文集(上)[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 贺海东;基于微加工间隙内强化传质的微细电解线切割加工技术基础研究[D];南京航空航天大学;2017年
2 王昆;微细电解线切割加工技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2007年
3 王少华;微细电解线切割加工技术的试验研究与应用[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚羊洋;单/多丝轴向冲液电解线切割试验研究[D];南京航空航天大学;2017年
2 吴雨;往复走丝多线电解线切割试验研究[D];南京航空航天大学;2016年
3 王亚南;微细环槽电解线切割加工系统及试验研究[D];广东工业大学;2016年
4 彭帅;往复运丝电解线切割基础研究[D];南京航空航天大学;2012年
5 孙红伟;旋转电极电解线切割加工技术研究[D];浙江理工大学;2017年
6 李鹏;多线电极微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2016年
7 宋岩;微小零件的微细电火花电解组合线切割加工技术研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 张涵霏;304不锈钢箔的振动辅助微细电解线切割工艺及应用[D];深圳大学;2016年
9 吉华剑;低速走丝电解线切割试验研究[D];南京航空航天大学;2014年
10 朱兵;厚不锈钢板的微细电解线切割加工技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国知网广告投放
相关机构
>南京航空航天大学
相关作者
>王昆 >贺海东
>王少华
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026