微细电解加工发展方向全解课件.pptVIP

微细电解加工发展方向研究

电液束加工超纯水微细电解加工微细电解群孔加工脉冲微细电解加工微细电解线切割加工

电液束加工是利用喷嘴喷出带电的电解液进行加工的一种微细电解加工方法。最早是GE公司在20世纪60年代研究航空发动机叶片气膜冷却孔加工技术研发成功的。图1.航空发动机叶片中的横向连通孔、干涉孔及深小孔

电源：100-1000V高压直流电解液：浓度一般为10%~25%，压力一般为0.3MPa~1.0MPa机理尚不清楚l阳极金属溶解+化学加工l实际去除金属量远电化学作用去除的金属量(法拉第定律)+化学作用对金属去除量的总和图2.电液束加工示意图一般认为，其材料去除是在高电位梯度和加工区域局部高温条件下的电解作用、化学腐蚀和放电等多种因素复合作用

图3.电液束加工过程中辉光放电现象电解液在加工时产生的热量作用下被气化,在射流束和小孔孔壁之间的微小空气间隙内形成一层气体膜，当电压达到一定数值,气体膜被击穿,形成了气液接触辉光放电。

图4.微小孔电液束加工系统装置实物图

l有进给——电射流打孔l无进给——电喷射加工可加工孔间距更小的孔孔径不受电极尺寸限制，可加工出很小的孔电压100V左右，电解液压力更大，最大压力1.4Mpa电压150-850V图6.电射流打孔示意图图5.电喷射加工示意图

?可达性好?可实现无再铸层、无微裂纹的小孔加工?加工的孔进出口光滑,,加工表面粗糙度值低(一般为3.2～0.8μm)?可加工出更小的孔：送进法-0.125mm,不送进法-0.025mm?无应力，可切割薄壁零件图7.电液束加工的深微孔（直径40微米）

超纯水电解加工是在常规电解加工原理的基础上，利用超纯水作电解液，并采用强酸性阳离子交换膜来提高超纯水中氢氧根离子的浓度，使电流密度达到足够去除材料的一种新型电解加工工艺方法。背景：传统电解加工的电解质具有腐蚀性污染环境

超纯水电解加工l用超纯水作电解液l用强酸性阳离子交换膜提高超纯水中氢氧根离子浓度电流密度纯水超纯水（强酸性阳离子交换膜）图8.传统电解加工示意图超纯水（强酸性阳离子交换接枝聚合纤维）

图9.离子通过膜电位差与电流密度关系图1区：欧姆区，电流密度与电位差关系满足欧姆定律2区：电流密度稳定，为极限电流密度，电阻增大3区：过极限电流区域，水解离产生氢氧根离子和氢离子

超纯水电解加工同常规电解加工一样,电流密度受到电场强度、温度及气泡率等因素的影响,特别是气泡率对于超纯水电解加工的影响更大。图10.超纯水电解加工出示意图通孔

微细群孔阵列：在工件材料上加工出的数目众多、直径微小、轴线与工件表面垂直、均匀分布排列成阵列的密集微小孔结构。图b.精细金属滤网、筛分网图a.喷丝板图11.微小群孔结构的应用实例

表1.群孔加工方法比较

电化学氧化还原反应：?阳极（工件）表面金属原子失电子成为阳离子进入电解液?阴极表面氢离子得电子析出氢气?电解液高速流过，排出电解产物及热量，保证加工正常进行。图12.阴极活动模板电解加工原理示意图

?双面电解的加工间隙变小?电解液从两侧同时冲刷加工区域?加工区域的深度只有单面加工的一半图13.阴极活动模板双面电解加工原理示意图

?工具电极无损耗?加工效率高?工具与工件不发生直接接触，加工表面质量好?可加工材料范围广?加工孔的锥度小?可成型范围宽(a)单面加工时所加工群孔(b)双面加工时所加工群孔图14.加工方式不同对群孔精度的影响

?加工间隙：增大加工间隙?电解液：降低电解液浓度?加工电压：减小加工电压提高孔成形精度

脉冲微细电解加工是一种采用脉冲电流代替传统的连续直流电流的新型电解加工技术。图15.荷兰菲利浦公司脉冲电解加工电动剃须刀的静刀片

脉冲微细电解加工的基本原理就是以周期间歇供电代替传统的连续直流供电,使工件阳极在电解液中发生周期断续的电化学阳极溶解。它利用脉间的断电间歇去极化、散热,使间隙的电化学特性、流场、电场恢复到起始状态。这种瞬时的通、断电过程导致电解加工间隙过程一系列物理、化学特性的改变，原理图如右图16所示.图16.脉冲微细电解加工示意图

采用电极直径为4μm（图17所示），电压为4V，40ns脉冲宽度，2MHz脉冲频率，0.05mol/L的HCl电解液加工出的微槽（图18所示）。图18.宽度10μm微槽图17.直径4μm的微细工具电极

有利于提高加工精度

微细电解线切割加工是微细电解和线切割相结合的一种加工，利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理,通过线电极的数控运动将工件切割加工成形的。图19.微细电解线切割加工实例(国外)

图20.加工原理图图21.加工间隙状态示意图

实现了大深宽比结构的电化学线切割（南航）悬臂梁结构花键结构曲缝结构（缝宽160?m，深宽比