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玻璃微结构电解电火花加工关键技术研究

玻璃微结构电解电火花加工关键技术研究

作者：王明宇山东大学

学位级别：硕士

非导电硬脆材料由于其优异的性能:高硬度、高强度、耐磨性好、绝缘和导热性能等,被越来越广泛的使用在各种工程领域,特别是随着微机电系统的蓬勃发展,各种非导电硬脆材料微结构被大量应用于航空航天、汽车电子、生物医疗、国防科技等领... 详细信息

非导电硬脆材料由于其优异的性能:高硬度、高强度、耐磨性好、绝缘和导热性能等,被越来越广泛的使用在各种工程领域,特别是随着微机电系统的蓬勃发展,各种非导电硬脆材料微结构被大量应用于航空航天、汽车电子、生物医疗、国防科技等领域。由于非导电硬脆材料本身的属性,导致其微结构的加工非常困难。电解电火花加工技术已经被报道是一种经济有效的非导电硬脆材料微结构加工方法,可以克服其硬脆及非导电特性。针对非导电硬脆材料微结构的巨大需求,本文选取玻璃作为研究对象,利用微细电解电火花加工技术进行了一系列的试验研究,主要研究内容包括以下几个方面:（1）对电解电火花加工机理进行了深入分析,对其"电介质"—气膜的形成机理和材料去除机理进行探讨,认为工具电极放电热去除和高温加速化学反应去除是其材料去除的主要方式。根据加工机理及试验要求,搭建了微细电解电火花加工试验平台。（2）建立了微细电解电火花钻铣削加工的间隙流场仿真模型,仿真结果表明,高速旋转的螺纹型工具电极对间隙流场中电解液的更新有非常重要的作用;建立了微细电解电火花钻铣削加工中能量和侧面加工间隙的数学模型,分别试验研究了主要工艺参数对加工定域性的影响,加工定域性由侧面加工间隙表征。研究结果表明,随着电压和占空比的增大,加工定域性变差;随着脉冲频率和进给速度的增大,加工定域性得到提高。利用优化的工艺参数在玻璃工件上钻削出微孔阵列、铣削出微槽阵列,加工出深小孔、复杂微流道、三维台阶等玻璃微结构。初步讨论了超声振动的电解液对钻孔加工效果的影响,发现超声振动电解液可以获得更好的入口加工质量。（3）提出一种旋转电极微细电解电火花切割加工方法,建立了该方法的间隙流场仿真模型,仿真结果表明,该方法可以有效提高切割加工间隙中的电解液更新。建立了使用该方法加工中能量和侧面加工间隙的数学模型,并试验研究了各工艺参数对加工定域性的影响。试验结果表明:随着电压、占空比和电解液浓度的增高,加工定域性变差;随着脉冲频率、主轴转速和进给速度的增加,加工定域性变好。对玻璃材料进行切割加工试验,选用优化的参数加工出微缝阵列,成功加工出多个典型玻璃微结构。研究结果证明,本文提出的旋转电极切割方法可以有效加工玻璃微结构。本文分别利用微细电解电火花钻铣削及切割加工方式研究了主要工艺参数对加工定域性的影响,加工出微孔、微槽、微缝阵列,钻削出玻璃深小孔,铣削加工出复杂微流道、三维台阶结构。利用本文提出的旋转电极切割方法加工出许多典型玻璃微结构,获得了良好的加工效果。

关键词：电解电火花加工玻璃微结构高速旋转螺纹型工具电极切割

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基于超声振动的电解电火花加工工艺研究

基于超声振动的电解电火花加工工艺研究

作者：吕传伟南京航空航天大学

学位级别：硕士

玻璃、陶瓷等硬脆性非导电材料具有高硬度、耐磨损、绝缘性好等优良特性，已在航空航天、生物医疗等高科技领域得到广泛应用。电解电火花加工作为加工玻璃、陶瓷等硬脆性非导电材料的有效方法，具有成本低、无宏观切削力等优点。本文提... 详细信息

玻璃、陶瓷等硬脆性非导电材料具有高硬度、耐磨损、绝缘性好等优良特性，已在航空航天、生物医疗等高科技领域得到广泛应用。电解电火花加工作为加工玻璃、陶瓷等硬脆性非导电材料的有效方法，具有成本低、无宏观切削力等优点。本文提出以超声振动电解电火花加工硬脆性非导电材料的方法，研究了电解电火花加工机理、超声振动机理，并通过工艺实验分析了超声振动对电解电火花加工工艺的影响。本文的主要研究内容如下：（1）研究了电解电火花加工机理、超声振动特性和工作机理，选择合适的超声设备，搭建了带有超声振动的实验平台。（2）采用控制单一变量法完成了小孔加工工艺实验，通过改变加工电压、电解液浓度和超声振动频率等参数得到实验结果，并进行了分析，得出超声振动对于加工孔的尺寸和圆度的影响规律。（3）研究了电解电火花铣削加工原理，完成了电解电火花铣削加工系统控制软件的设计。（4）通过混粉电解电火花铣削加工实验，研究了超声振动对电解电火花铣削加工表面质量的影响规律。对陶瓷和硅片材料进行了电解电火花加工，探究了电解电火花加工陶瓷材料和硅材料的可行性。

关键词：电解电火花加工超声振动非导电材料铣削加工混粉

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超声振动辅助微细电解电火花加工技术研究

超声振动辅助微细电解电火花加工技术研究

作者：魏志远山东大学

学位级别：硕士

随着微机电设备技术的不断发展,玻璃微结构(非导电硬脆难加工材料)在生物医学、化学、航空航天和微型实验装置等领域应用广泛。本文选取玻璃作为加工对象,微细电解电火花加工添加超声振动辅助,探讨了超声振动辅助对微细电解电火花加工... 详细信息

随着微机电设备技术的不断发展,玻璃微结构(非导电硬脆难加工材料)在生物医学、化学、航空航天和微型实验装置等领域应用广泛。本文选取玻璃作为加工对象,微细电解电火花加工添加超声振动辅助,探讨了超声振动辅助对微细电解电火花加工原理、加工过程以及加工结果的影响,并进行了一系列试验研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)理论分析电解电火花加工的气膜成形机理、超声振动辅助对气膜的影响以及材料去除机理;建立微细电解电火花钻削、铣削加工的放电能量和工件材料蚀除速度控制模型;对超声振动辅助在气膜成形过程中的作用进行仿真分析;搭建超声振动辅助微细电解电火花加工试验平台。(2)进行超声振动辅助电解电火花钻削加工试验。建立钻削加工模型;探究超声振幅对微孔加工质量的影响,得到最佳超声振幅参数(7.5μm);分析主要加工参数对加工过程和加工精度的影响。研究结果表明,添加超声振动辅助显著降低了最低可加工电压(电压从35V降至27V,降幅22.86%),提升了加工精度(微孔直径从163.2μm减小至135.6μm,提升幅度16.9%),提高了加工过程的稳定性。最后,加工得到入口热裂纹面积较小且出口不出现破损的3×3微孔阵列。(3)进行超声振动辅助电解电火花铣削加工试验。建立铣削加工模型;探究超声振幅对微槽道加工质量的影响,得到最佳超声振幅参数(7.5μm);分析主要加工参数对加工过程和加工精度的影响。研究结果表明,添加超声振动辅助显著降低了最低可加工电压(电压从35V降至27V,降幅22.86%),提升了加工精度(微槽道宽度从138.7μm减小至119.2μm,提升幅度14.1%),降低了被加工工件的表面粗糙度(微槽道底面的Ra值从0.53μm下降至0.26μm,降幅50.94%)。最后,加工得到微槽道阵列,微三维五角星阶梯结构及直径为3mm的简化山东大学校徽图案的微复杂结构。

关键词：超声振动辅助电解电火花加工振动幅度玻璃微结构表面粗糙度

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电解电火花加工树脂材料的实验研究

电加工与模具 2017年第5期 14-17,25页

作者：金光现刘烨彬朱烨添裴景玉上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

研究了电解电火花工艺加工酚醛树脂材料时,电解液浓度、加工电压及工具电极和工件之间的压力对加工速度的影响。结果表明:增加电解液浓度、加工电压及工具电极和工件之间的压力可提高加工速度。结合酚醛树脂材料的特性,分析论证了以上... 详细信息

研究了电解电火花工艺加工酚醛树脂材料时,电解液浓度、加工电压及工具电极和工件之间的压力对加工速度的影响。结果表明:增加电解液浓度、加工电压及工具电极和工件之间的压力可提高加工速度。结合酚醛树脂材料的特性,分析论证了以上三种因素对加工速度的影响机理。通过对实验现象的分析归纳,总结了酚醛树脂材料在电解电火花加工过程中的材料蚀除机理。

关键词：电解电火花加工酚醛树脂电解液浓度加工电压压力

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电解电火花加工树脂材料的试验研究

电解电火花加工树脂材料的试验研究

第15届全国特种加工学术会议

作者：何磊郑博文王志良殷跃红裴景玉上海交通大学机械与动力工程学院

对酚醛树脂材料进行不同影响参数的电解电火花加工试验研究,并对试验结果进行了分析,阐述了电解电火花加工树脂材料的一般规律。试验结果表明:在电极浸没深度适中、电极直径较小时可获得较大的加工深度;加工深度随着加载电压及工具电极... 详细信息

对酚醛树脂材料进行不同影响参数的电解电火花加工试验研究,并对试验结果进行了分析,阐述了电解电火花加工树脂材料的一般规律。试验结果表明:在电极浸没深度适中、电极直径较小时可获得较大的加工深度;加工深度随着加载电压及工具电极与工件之间接触力的增大而增加。显微照片及能谱分析结果表明了电解电火花加工树脂材料的过程,为进一步研究电解电火花修整树脂结合剂砂轮提供依据。

关键词：电解电火花加工酚醛树脂加工深度能谱分析

来源： cnki会议评论

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树脂材料的电解电火花加工特性实验研究

树脂材料的电解电火花加工特性实验研究

作者：何磊上海交通大学

学位级别：硕士

电解电火花加工作为一种有效的针对非导电材料的加工方式正逐渐成为研究的热点，它具有加工效率高、成本低、柔性好等优点。由于该研究还处于基础研究阶段，还有很多研究工作需要开展。本文以树脂结合剂金刚石砂轮修整为背景，对树脂材... 详细信息

电解电火花加工作为一种有效的针对非导电材料的加工方式正逐渐成为研究的热点，它具有加工效率高、成本低、柔性好等优点。由于该研究还处于基础研究阶段，还有很多研究工作需要开展。本文以树脂结合剂金刚石砂轮修整为背景，对树脂材料的电解电火花加工特性进行较为全面的研究，得到了相关结论，并对树脂结合剂砂轮进行了电解电火花加工实验。本文首先对电解电火花加工过程进行热力学建模，使用有限元方法对工具电极、工件以及工具电极对工件的作用进行了理论分析，从仿真结果可以了解到电解电火花加工树脂材料具有可行性。根据实验需求，设计并搭建了实验平台。通过对电解液类型、浸没深度及电极直径研究发现：氯化钠溶液适合酚醛树脂的电解电火花加工;在电极浸没深度适中，电极直径较小时可以获得较大的加工深度。通过对加载电压、电解液浓度及工具电极与工件之间接触力的全因素实验得到了相关结论：加工深度随着加载电压以及工具电极与工件之间接触力的增大而增加，电解液浓度的增加有利于加工增大深度;显微照片及能谱分析结果揭示了电解电火花加工树脂材料的过程;最后对树脂结合剂金刚石砂轮进行电解电火花加工实验，结果表明使用电解电火花修整树脂砂轮具有可行性。为进一步研究电解电火花修整树脂结合剂砂轮奠定基础。

关键词：电解电火花加工树脂材料有限元仿真能谱分析

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超声振动辅助混粉电解电火花加工工艺研究

电加工与模具 2014年第4期 18-19,23页

作者：吕传伟谷安李明义郑汉卿南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

提出了一种使用超声振动辅助混粉电解电火花铣削加工硬脆性非导电材料的方法。通过对高硼玻璃进行超声振动作用下的混粉电解电火花铣削加工实验,研究了超声振动对电解电火花铣削加工表面质量的影响规律。结果表明:采用超声振动辅助混粉... 详细信息

提出了一种使用超声振动辅助混粉电解电火花铣削加工硬脆性非导电材料的方法。通过对高硼玻璃进行超声振动作用下的混粉电解电火花铣削加工实验,研究了超声振动对电解电火花铣削加工表面质量的影响规律。结果表明:采用超声振动辅助混粉电解电火花加工,可获得较好的表面质量。

关键词：电解电火花加工超声振动铣削加工混粉

电极表面绝缘层条件下电解电火花加工Ti60试验与分析

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佳木斯大学学报（自然科学版） 2020年第5期38卷 78-81,84页

作者：张建翔魏天路张杰蚌埠学院机械与车辆工程学院安徽蚌埠233030

为提高Ti60合金小孔加工性能与质量,在电极表面涂绝缘层条件下开展电解电火花加工Ti60合金小孔试验与分析。结果表明:电极表面绝缘层的添加,有效提高了加工时电极通电作用的稳定性和加工能力,脉冲电信号峰值电压随电解液浓度增加在20V^... 详细信息

为提高Ti60合金小孔加工性能与质量,在电极表面涂绝缘层条件下开展电解电火花加工Ti60合金小孔试验与分析。结果表明:电极表面绝缘层的添加,有效提高了加工时电极通电作用的稳定性和加工能力,脉冲电信号峰值电压随电解液浓度增加在20V^25V范围呈现周期性稳定增加;加工小孔入口处直径与电极直径差有效地减小,直径差均小于0.04mm;加工区域小孔表面再铸层的厚度均小于34μm,且随电解液浓度的适当增加,再铸层的厚度逐渐减小。有效地提高了小孔加工性能与质量。

关键词：电极表面绝缘层电解电火花加工 Ti60小孔加工性能与质量

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混粉电解电火花复合加工工艺研究

电加工与模具 2012年第5期 64-66页

作者：吴俊杰谷安吕传伟甘金波南京航空航天大学机电学院江苏南京210016

在电解电火花加工技术的基础上,提出了在电解液中加入导电粉末加工非导电材料的新方法。通过对高硼硅玻璃非导电材料进行混粉电解电火花加工实验,对加工过程中各影响参数(电压、电解液浓度、粉末浓度)进行分析,结果表明:采用混粉电解电... 详细信息

在电解电火花加工技术的基础上,提出了在电解液中加入导电粉末加工非导电材料的新方法。通过对高硼硅玻璃非导电材料进行混粉电解电火花加工实验,对加工过程中各影响参数(电压、电解液浓度、粉末浓度)进行分析,结果表明:采用混粉电解电火花加工技术可高效地加工脆硬非导电材料的表面,并能获得较好的表面质量。

关键词：电解电火花加工非导电材料混粉导电颗粒