固定阴极微小群孔电解加工技术研究

论文摘要

电解加工(electrochemical machining,ECM)是一种利用金属阳极电化学溶解原理将零件加工成型的特种加工方法。由于具有工具无损耗、加工材料范围广、加工后零件无变形和再铸层等优点,它已成为航空、航天、兵器等国防工业生产中的关键制造技术之一。金属薄板微小群孔结构广泛应用于汽车、环保、家电、核工业、航空、航天等领域。在目前群孔结构的多种加工方法中,电解加工是一种比较理想的加工方法。掩膜电解加工是一种常用的微小群孔的加工方法,本文在掩膜电解加工的基础上,设计制作了新型的工具阴极,并使用该阴极进行微小群孔电解加工的试验研究,完成了以下工作:1、设计并制作了具有导电层和绝缘层结构的新型工具阴极;2、利用有限元分析加工区域的电场分布,并研究阴极绝缘层厚度和孔径对电场分布的影响,通过参数优化,获得均匀的电场分布;3、设计群孔电解加工系统,主要包括电解液循环系统、加工电源等;4、研究了各种加工参数对群孔加工质量的影响,并优化了加工参数,提高了群孔加工精度和均匀性,降低了群孔的锥度;5、试加工了航空发动机前后冷气导管。研究表明:采用脉冲电源进行加工可以显著提高微小群孔的加工质量;高电压、高电解液压力能有效提高微小群孔的均匀性;低电压、低浓度电解液能显著降低微小群孔的锥度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电解加工的工艺原理及工艺特点
• 1.1.1 电解加工基本原理
• 1.1.2 电解加工特点
• 1.2 电解加工技术的研究与发展
• 1.2.1 电解复合加工技术
• 1.2.2 数控电解加工技术
• 1.2.3 精密电解加工技术
• 1.2.4 微细电解加工技术
• 1.3 微小群孔加工方法的研究和发展
• 1.3.1 机械切削加工技术
• 1.3.2 激光加工技术
• 1.3.3 电火花加工技术
• 1.3.4 电解加工技术
• 1.4 课题研究的意义及主要研究内容
• 第二章 固定阴极电解加工基础理论分析
• 2.1 电解加工基础理论
• 2.1.1 法拉第定律
• 2.1.2 电极/溶液界面双电层
• 2.1.3 阳极极化
• 2.2 固定阴极电场有限元分析
• 2.2.1 电解电场有限元理论分析
• 2.2.2 基于ANSYS 的固定阴极电场分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 固定阴极电解加工系统
• 3.1 电解液的选择
• 3.2 电解液循环系统
• 3.3 冲液方式设计
• 3.4 阴极设计与制作
• 3.5 加工电源
• 3.5.1 直流电源
• 3.5.2 脉冲电源
• 3.6 本章小结
• 第四章 微小群孔加工工艺试验
• 4.1 试验介绍与设计
• 4.1.1 衡量群孔加工质量的因素
• 4.1.2 单面加工与双面加工方法的选择
• 4.1.3 试验参数介绍
• 4.2 加工时间对加工结果的影响
• 4.3 阴极孔径对加工结果的影响
• 4.4 电参数对加工结果的影响
• 4.4.1 直流、脉冲加工对加工结果的影响
• 4.4.2 加工电压对加工结果的影响
• 4.4.3 电参数的优化
• 4.5 电解液参数对加工结果的影响
• 4.5.1 电解液浓度对加工结果的影响
• 4.5.2 电解液压力对加工结果的影响
• 4.6 航空发动机前后冷气导管的加工
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文