摩擦副表面微坑电解加工技术研究

论文摘要

电解加工（Electrochemical Machining, ECM）是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理,将工件加工成形的一种技术。在电解加工过程中,工件阳极金属不断失去电子成为离子而进入到溶液当中,工件材料的减少过程是以离子形式进行的,由于金属离子的尺寸非常微小,因此这种微溶解去除方式使得电解加工在金属微细制造领域有着广泛的应用前景。本文针对汽缸-活塞环摩擦磨损试验的要求,以电镀铬零件表面微坑结构作为加工研究对象,分析微细电解加工的特点和工艺规律,研究解决采用电解加工实现微坑结构稳定加工的关键问题。论文完成以下工作:（1）以电火花反拷加工技术加工制备圆柱排电极,以电化学腐蚀法制备微细圆柱单电极。得到均匀一致,平均直径为160μm,长度为1500μm的排电极;制备出直径为40μm,长度为1500μm的微细圆柱单电极。（2）针对电解加工和微坑结构的特点,在已有微细电解加工机床的基础上,构建了平面和圆柱体摩擦副零件微坑电解加工系统,主要包括阴、阳极夹具,电解液循环系统以及加工过程控制部分等。（3）以微细圆柱排电极和微细圆柱单电极为试验阴极,平面和圆柱体表面镀铬零件为加工对象,研究加工电压、电解液浓度以及冲参数（脉冲宽度和占空比）对微坑加工的影响,结果表明减小加工电压、采用低浓度钝化性电解液以及采用较小的脉宽和占空比,有利于提高加工的定域蚀除能力。采用优化的工艺参数,以排电极为加工阴极,使用逐行加工方法加工平面摩擦副零件,加工出的微坑具有较好的一致性,表面微坑平均直径为Φ285μm,深度为5.8μm;以电化学腐蚀方法制备的微细圆柱单电极为加工阴极,得到平面零件表面微坑平均直径为Φ120μm,深度为4.8μm;得到圆柱体零件表面微坑平均直径为Φ85μm,深度为5.5μm。（4）通过摩擦学对比试验,初步证实,经过微坑加工的平面摩擦副零件,能够很好地降低摩擦因数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 金属微细加工技术
• 1.2.1 微细切削加工技术
• 1.2.2 微细电火花加工技术
• 1.2.3 微细电解加工技术
• 1.2.4 微细激光加工技术
• 1.2.5 LIGA 技术和准LIGA 技术
• 1.3 金属表面微坑加工技术
• 1.3.1 振动加工方法
• 1.3.2 数控激光珩磨技术
• 1.3.3 电火花加工方法
• 1.3.4 松孔镀铬
• 1.3.5 微研磨方法
• 1.4 课题的研究意义及主要内容
• 1.4.1 课题的研究目的及意义
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第二章 微细电解加工理论基础
• 2.1 电解加工的基本原理和特点
• 2.1.1 电解加工的基本原理
• 2.1.2 电解加工的特点
• 2.1.3 法拉第定律
• 2.2 电解加工基本理论
• 2.2.1 阳极极化
• 2.2.2 电解加工过程中的电能利用
• 2.3 微细电解加工特点
• 2.4 脉冲电流电解加工
• 第三章 微细电极的制备
• 3.1 电火花反拷法加工微细圆柱排电极
• 3.1.1 微细电火花线切割加工排电极毛坯
• 3.1.2 排微孔形电极及凸起结构的放电加工成形
• 3.2 化学腐蚀法制备微细圆柱单电极
• 3.2.1 电极材料
• 3.2.2 加工原理及加工过程
• 3.3 本章小结
• 第四章 平面摩擦副微坑电解加工技术研究
• 4.1 试验零件表面处理
• 4.2 排电极平面摩擦副微坑电解试验
• 4.2.1 微坑电解加工系统
• 4.2.2 微细群坑电解加工试验及分析
• 4.2.3 群坑零件的电解加工
• 4.3 微坑结构摩擦学试验
• 4.4 单电极平面摩擦副微坑电解加工试验
• 4.4.1 微坑电解加工试验及分析
• 4.4.2 微坑阵列加工
• 4.5 本章小结
• 第五章 圆柱摩擦副表面微坑电解加工技术研究
• 5.1 试验零件表面处理
• 5.2 圆柱表面微坑电解加工系统
• 5.3 微坑电解加工试验及分析
• 5.3.1 直流电压对微坑加工的影响
• 5.3.2 电解液浓度对微坑加工的影响
• 5.3.3 电解液成分对微坑加工的影响
• 5.3.4 脉冲电流电解加工
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 对本研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文