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高温合金零件电解加工工装设计【13张图/18500字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-装配图.dwg
A1-底板.dwg
A1-端盖.dwg
A2-弹性夹头.dwg
A3-连接板.dwg
A3-阴极.dwg
A3-阴极引导体.dwg
A3-高温合金零件.dwg
A4-压板.dwg
A4-套筒.dwg
A4-旋紧螺母.dwg
A4-阴极杆.dwg
A4-零件毛坯.dwg
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高温 合金 零件 电解 加工 工装 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,39页,18500字。
开题报告一份。
中期报告一份。

图纸共13张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-底板.dwg
A1-端盖.dwg
A2-弹性夹头.dwg
A3-高温合金零件.dwg
A3-连接板.dwg
A3-阴极.dwg
A3-阴极引导体.dwg
A4-零件毛坯.dwg
A4-套筒.dwg
A4-旋紧螺母.dwg
A4-压板.dwg
A4-阴极杆.dwg

高温合金零件电解加工工装设计
摘 要
电解加工又称电化学加工,是金属工件在电解液中发生阳极溶解的一种加工过程。电解加工对难加工材料可以以柔克刚,对形状复杂的零件可以一次成型,并以表面质量好、生产率高、无工具损耗、无切削应力等优点,在制造业中发挥着重要作用。论文通过对高温合金零件进行分析,设计出一套电解加工工装。电解加工工装包括阴极的设计计算、流场的设计计算以及零件的定位等。阴极的设计采用等间隙分布的原则,在零件原有尺寸上缩小一定的间隙,来设计阴极。根据不同的加工方式可以有不同的加工间隙,这里取加工间隙为0.5mm。对于流场的设计,根据零件的特点采用侧流式加工,在流场设计时还要确定电解液流速和进口压力。另外,流场的设计要均匀,均匀性是指加工面上各处流量充足、均匀,不发生流线相交和其他流场缺陷——如空穴现象、分离现象等。另外,工装的设计要保证良好的密封性。通过设计电解加工工装加工高温合金零件比机械切削加工省时省力,与机械切削加工相比电解加工的表面质量好,且加工范围广,没有切削应力。

关键词:电解加工;阴极设计;流场;工装

High temperature alloy parts electrochemical machining tooling design
Abstract
Electrochemical machining is also called electrochemical machining, metal wor-
kpiece in the electrolyte is an anodic dissolution process. Electrochemical machining of difficult-to-machine materials can, with parts of complex shape can be a forming, and with good surface quality, high productivity, tool wear, cutting stress, plays an important role in manufacturing. Paper through the analysis of high temperature alloy parts, design a set of electrochemical machining tools. Electrochemical machining fixtures including the design of the cathode flow field calculation, design calculation and the positioning parts. Cathode design based on the principle of distribution of intermittent, reduced a certain gap on the parts in the original size, to design the cat-
hode. According to the different processing methods can have different process- sing clearance, here take machining gap is 0.5 mm. To the design of the flow field, accor- ding to the characteristics of the parts with side flow processing, even when in the flow field design to determine the electrolyte flow rate and inlet pressure. In addition, the design of the flow field to uniform and adequate flow throughout uniformity refers to processing surface, uniform, not line intersect and other defects, such as cavitation flow field and separation phenomenon, etc. In addition, the tooling design to ensure good sealing. Through electrochemical machining tooling design than mechanical machining time, high temperature alloy parts compared with mechanical machining electrolytic machining surface quality is good, and the processing range is wide, no cutting stress.

Key Words: Electrochemical machining; The cathode design; The flow field; tooling

目 录
1 绪论 1
1.1 电解加工的原理 1
1.2 电解加工的特点及分类 3
1.3 电解加工的应用及研究现状 5
1.4本课题主要研究的目的、意义以及重点和难点 6
1.5电解加工的研究方法以及电解加工新技术 8
1.6 电解加工的设备以及工艺发展 8
2 高温合金零件电解加工阴极的设计与计算 10
2.1 电解加工成型规律的研究 10
2.2 电解加工阴极设计的方法 10
2.3 高温合金零件阴极的设计与计算 12
2.4 阴极设计的二维图与三维图 15
3 高温合金零件电解加工的流场设计 17
3.1电解液的流动形式 17
3.2 电解液流速和进口压力的确定 18
3.2.1 电解液流速的确定 18
3.2.2电解液压力的确定 20
3.3 流场均匀性的设计 21
4 高温合金零件电解加工工装的设计以及总体工装夹具 23
4.1电解加工工装的功能及特殊要求 23
4.2高温合金零件阴极的定位与连接 24
4.3高温合金零件电解加工底座的设计 24
4.4 阴极连接杆的设计 25
4.5 电解加工工装的特殊技术要求 26
4.6 电解加工的导流和导电方式 26
4.7 高温合金零件电解加工的总体设计及工作过程 27
5 结论 30
5.1 总结 30
5.2 体会 31
参考文献 32
致 谢 33
毕业设计(论文)知识产权声明 34
毕业设计(论文)独创性声明 35

1、毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况):
1.1题目背景
电解加工以其加工速度快、表面质量好、凡金属都能加工而且不怕材料硬、韧、无宏观机械切削力、工具阴极无损耗、可用同一个成形阴极作单方向送进而成批加工复杂型腔、型面、型孔等优点。研究对象是加工精度难以保证、工件材料硬度高,难切削,工序冗长、良品率低;加工后零件存在残余变形,即使在生产过程中采取校形、时效措施,但合格品在库存时由于残余应力的释放又会造成零件再次变形而成为非合格产品,不能与其它零件进行装配。采用电解加工需要设计一套工装,通过工艺试验修正曲面阴极的形状。
1.2研究意义
通过本课题的设计,达到:(1)能够充分了解到电解加工原理及应用;(2)培养学生综合运用所学的基础课、技术基础和专业课的知识,分析解决工程技术问题的能力;巩固加深扩大基本理论和技能;(3)受高级工程技术人员能力的训练;调研、查阅文献,制定方案、设计、撰写。(4)创新能力和团队精神。
1.3国内外相关研究情况
电解加工在20 世纪60 年代初, 首先在炮管膛线和航空发动机涡轮叶片的加工中得到应用, 其后又逐渐扩大应用于锻模型腔、深孔、小孔、长键槽、等截面叶片整体叶轮的加工以及去毛刺等领域, 取得了显著的技术、经济效果。 在70 年代以后, 随着国际市场经济竞争形式的变化, 产品更新换代快, 生产批量减小, 使得电解加工的适用范围也发生变化。电解加工现已成为航空航天制造业中一种关键技术, 被广泛地应用在发动机叶片等零部件的生产中,而且电解加工在兵器、汽车、医疗器材、电子、模具等行业中得到了许多应用。国外很多研究机构对电解加工进行了大量的研究投入, 并且在多方面取得了显著进展。
2、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施:
2.1研究的主要内容
研究的主要内容是高温合金零件如图1和图2所示,设计一套加工该零件的电解加工工装,包括:(1)高温合金零件电解加工阴极;(2)装夹高温合金零件电解加工的阴极和工件的夹具装置;(3)运用Pro/E、UG等软件画出高温合金零件电解加工工装三维装配图。电解加工装置除了应保证工件装夹和定位外,还应考虑导电、供液、流场分布,非加工面的保护,工件和工具(即正负极、阴阳极)之间的绝缘等问题。 
图1 高温合金零件二维图 

图2 高温合金零件三维图
2.2采用的研究方案、研究方法或措施
针对对这次毕业设计可以从阴极设计方面、流场设计和导电三个方面设计方案。阴极的设计可根据加工零件的形状设计,在流场方面根据电解液的流动方向、加工送进方向及加工间隙之间的几何关系,可分为三种流动形式,即侧流式、正流式和反流式。可根据加工对象的几何形状确定流动形式。对于型面曲率变化不大的三维型面如一般叶片型面、叶片锻模型腔等,可采用侧流式,对于圆孔、型孔可采用正流式或反流式,对于某些复杂的型腔或型面,可在阴极上设计适当的通液槽(孔)采用正流式或反流式,或者两种流动形式都存在的复合流动形式进行加工。在导电方面导流结构主要取决于电解液的流动方式,正流式加工的导流段置于阴极本体内,反流式要设计专门的水套,与阴极体共同构成进水的导流腔,侧流式的导流段则置于夹具本体或阴极导向装置中。导电回路有两类结构:一是引入导线,将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上,;另一类是通过工作台将电流传输到夹具定位快上,通过阴极安装板传输到工具阴极上。另外夹具与机床应可靠地绝缘,严格防止漏电。
方案一:在阴极设计方面,针对加工零件的几何形状采用两个预先成型的阴极双面同步加工、同步到达终点的控制方案。加工过程中叶片毛坯竖直或水平装夹,阴极平行于缘板进给。在流场设计方面,根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面,由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中,导电形式采用引入导线,将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上的方式。
方案二:针对加工零件的几何形状采用两个预先成型的阴极双面同步加工、同步到达终点的控制方案。加工过程中叶片毛坯竖直或水平装夹,阴极平行于缘板进给。在流场设计方面,根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面,由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中,导电形式采用通过工作台将电流传输到夹具定位快上,通过阴极安装板传输到工具阴极上的方式。
方案三:在阴极设计方面,针对加工零件的几何形状采用全方位加工(360oEMC)方式.该方式使阴极斜向进给,是阴极相对叶身轴线呈45o或60o方向进给。在流场设计方面,根据加工对象的几何形状确定流动形式为侧流式。在导电方面,由流动形式为侧流式可设导流段置于夹具本体或阴极导向装置中,导电形式采用引入导线,将其终端的线鼻子直接压紧到工件及阴极的导电面上的方式。
根据以上三种方案,进行比较选择出其中一种较好的方案进行设计。经过选择,从以上三种方案中初步确定采用方案一。 
3、本课题研究的重点及难点,前期已开展工作:
3.1研究的重点及难点
电解加工是利用金属在电解液中产生电化学阳极溶解的原理对工件进行成形加工的特种加工,又称电化学加工。电解加工的重点是针对不同的加工零件设计出加工该零件的阴极以及装夹该零件电解加工的阴极和工件的夹具装置。电解加工的难点是电解加工是一种复制加工, 工具阴极的轮廓形状须根据图纸给定的工件形状和加工间隙的分布规律来设计,加工间隙分布的不均匀导致阴极设计非常困难。阴极材料一般选黄铜或导电性能好、便于补焊修理电解加工中造成的短路烧伤缺陷的低碳钢。阴极设计时,首先是选择或确定加工底部的间隙值,间隙值值越小,加工的质量越高,但也越容易短路,造成流场设计复杂。通常,影响间隙值的因素较多,所以在机床、电源条件允许的情况下,建议取间隙值在0.15mm~0.30mm之间。另外,流场的设计也是电解加工研究的重点和难点。流场形式的选择以及流场均匀性的设计,对电解加工质量的影响非常重要。所以要设计好电解加工的流场。流场的设计,是指阴极到加工区的设计。其设计原则是:电解液顺利通过并完全覆盖阴极端面,不得有任何空区、死水区和涡流区。而且,流场设计要均匀。流畅均匀性是指加工面上各处流量充足、均匀,不发生流线相交和其他流场缺陷——如空穴现象、分离现象等。 
3.2前期已开展工作
前期工作主要有认真阅读课程设计任务书,了解课程设计任务书中的要求。并上网查阅相关电解加工的知识,初步了解什么是电解加工以及为何要进行电解加工。到校图书馆借阅书籍《电解加工技术及其研究方法》和《电解加工技术及其研究方法》查看书籍中关于电解加工的介绍和有关叶片电解加工的知识的介绍。并且读书时做读书笔记,把重要的知识和不理解的知识记录在本上,并和老师进行讨论,在老师的帮助下解决问题。上网查阅关于电解加工的期刊及文献,进一步了解什么是电解加工,电解加工过程是如何进行的。另外认真分析老师所给高温合金零件的结构以及尺寸,用CAD完成高温合金零件的二维图,用Pro/E完成高温和及零件的三维图。
4、完成本课题的工作方案及进度计划(按周次填写):
1~2周:熟悉课题,完成关于电解加工的2000字文献综述,翻译外文资料; 
3周:确定高温合金零件的电解加工工装方案,绘制其结构草图,准备开题答辩; 
4~6周:进行高温合金零件电解加工阴极设计计算; 
7~9周:进行高温合金零件电解加工工装设计,包括导电、供液方式和流场设计,准备中期答辩; 
10~15周:完善整个电解加工工装设计、完成装配图(包括三维装配图)及零件图的绘制等工作; 
16~18周:对所有图纸进行校核,编写设计说明书,所有资料提请指导教师检查,准备毕业答辩


高温合金零件电解加工工装设计























内容简介:
毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 姓 名: 学 号: 外文出处: 日本陶瓷学会期 刊 2007年 10期 附 件: 1. 原文 ; 2. 译文 2013年 03月 固体电解加工使用的是涂上一种聚合物电解质的钨微电极 冈西区 元冈 744,九州 工学院 应用化学系 819解加工的金属板采 用一个固体聚合物电解质。 基本的电解系统是由一个金属板 (阳极 )和聚合物电解质钨针 (阴极 )组成 ,在接触的金属聚合物的接口非常小(几微米 )。 金属基质是电化学氧化然后锰离子迁移到聚合物电解质形成的。 比起我们之前的结果使用 由于连续应用直流电压到电池 ,细分辨率微加工 ( 10m)实现室温下操作。此外 ,目前的技术适用于许 多不同种类的金属基板。 2007年 7月 3日收到 ; 2007年 8月 24日接受 关键词 :电化学微加工 ,固 体聚合 物电解质 ,阳极溶解 ,阳极氧化 ,微电极 1、介绍 采用固体表面微加工 ,为制造各种微系统 ,如嶶传感器 ,微反应器 ,微电极阵列。1)信一个更有效、更精细的分辨率加工技术将需要密集的集成的微零件在最先进的微系统上。固体表面微加工的一般进行位置选择性腐蚀的原子 使用机械、物理和化学技术。化学技术包括浸的工件 ,部分覆盖着一层 ,在一个表面掩盖蚀刻溶液 ,经表面接触的解决方案是有选择地解散。根据类型的基质 ,有图案层是解决方案的优先蚀刻。例如 ,部分成品二氧化硅层在硅基质溶解在水高频的解决方案。事实上 ,没有表面变形或压力引起 的加工工件在湿化学过程看作一个明显的优势在机械或物理溅射、激光烧蚀等技术。 作为一个扩展的化学腐蚀、 电化学微加工研究广泛的导电基体金属和半导体等。 4)这个技术中解散的蒙面工件电极是加速通过应用一个电偏压的电解质溶液。相比传统的化学腐蚀,电化学技术可以更快速溶解和控制 ,并且不需要激进的电解质,比如酸。 从电解加工使用了电解 质溶液中 ,屏蔽强制性的位置选择性腐蚀和过程需要多步骤。电解加工后很难控制凹槽的长宽和大小,因为侧面腐蚀的结果使液体渗入到面具的下面。为了克服这些问题 ,坚实的电化学方法提出 ,7) 用固态离子导体作为电解质 ,而不是溶液剂。即 ,电解加工由固态电解质取代了液体电解质。我们的团体有报告, 相关的固态技术包括一个阳极电化学反应在金属基体之间的微触和离子导体。 9)本地的金属基体纳入离子导体在金属离子的形式通过微触直流偏压下。 可以实现嶶加工,由于仅在嶶触点消耗金属。该方法有许多优点比其他常规电解加工技术 :(1)没有液体电解质 ,这是很难处理的 ,而且都是必需的 , (2)直接构建离不开任何预处理,如屏蔽或涂层。 当然 ,传统技术的优点 ,包括简单的装置 ,可调性的腐蚀速率和 /或大小通过对电化学参数进行优 化设计 ,对于固体系统都是有效的。在我们之前的报告中 ,9)个锥体 化铝烧结多晶体被切割、抛光 ,用作离子导体与一个锋利的顶端 . 然而 ,可再生制造的 ”因为 化铝是很硬的陶瓷材料。因此,固体电解加工的分辨率非常小( 101仅仅在高温下( 873k),氧化铝获得高离子电导率,在这个温度范围内嶶加工才能进行。 在这项研究中 ,固体电解加工都使用一个离子导电聚合物 (涂上钨针微电极 )代替 化铝棱锥。 众所周知 ,电解质具有较高的 质子电导率在室温和没有 非均质的热传导。 此外 ,各种金属离子可以 代替质子穿行在电解质中。 11)这允许固体电解加工在温和条件下 (室温 )加工各类金属下。 图 1显示了固体电解加工系统原理图在前面的论文 7),8) (a)的和目前的研究 (b)报告过的。 巴德和同事记录过选择性腐蚀的金属板 (铜、银、金 )涂上一种聚合物电解质膜 (图 1(a)。 然而 ,蚀刻大小将取决于电 位分布产生的薄膜。侵蚀的分辨率似乎较低( 102在尖端和聚合物电解质膜之间的点接触,而且长宽比的控制是困难的。 相比之下 ,目前的研究使用 了一个钨 (W)微电极涂上 一层聚合物电解质,同图 1(b)中描述的一样。离子导体的顶端的形状 可以直接转移到金属表面,因为固体电化学反应收益仅在固相固相微触的聚合物和目标的金属板上。 换句话说 ,长宽比的加工表面可能更容易有聚合物层的尖端外形设计。 在目前的研究中通过使用各种金属作为目标,研究了可行性和电流效率的固体电化学微加工各类金属。它已经证明了许多不同种类的金属基板可以加工 ,而且在室温下亚微米分辨率可以完成。 图 1,固体电解加工原理系统图使用聚合物电解质 (a)别的团队提出的和 ( b)现在的研究 图 2。 微电极 (a)和 (b)后全氟磺酸涂料。 量色散谱 ( 2、 实验过程 实验模型在图 1(b)中表示。一个外面覆盖 全氟磺酸 的 W(电解质 W) 微电极制 备了电泳沉积的电解质顶端 , 在 8大规模溶胶溶液的电解质 ,制备了稀释 20质量解决方案 (杜邦 酸容量 : g)与乙醇。因为电解质具有负面电荷,根据动电位的测量值一个正偏置应用 于 2显示了 微电极在 (a)和 (b)后全氟磺酸涂层。 各种金属板(银、铜、锌、 镁、铁、铝、钛、厚度 : )作为目标的固体电化学微加工。 这个电解质 附属于一个三维的机械手, ,联系与水平放置的金属板。典型的金属 |电解质接触直径 几微米。这个值稍微改变电解质层的尖端外形和接触压力 固体电解加工是由施加恒定电流或电压在室温和环境湿度 (297 对湿度 :25 - 55%)下进行的。这个轻微的转变温度和湿 度不影响实验结果。 在微加工 ,金属表面 元素分布在电解质层测量了能量色散谱 ( 3、 结果与讨论 解加工期间, 图 1(b)系统化表示 离子迁移的机理过程在固体电解加工使用全氟磺酸 所周知 ,电解质由疏水性 氟碳链矩阵和亲水性质子传导渠道包含子迁移的传导渠道可以通过格罗图斯和 /或车辆机制。当一个直流电场应用于单元,当地局部的金属阳极在嶶触点是电化学氧化锰,进而 图 3 (a)极化曲线 (阳 极 )解质 )阴极 )(扫描速率 :)。 (b)的典型变化电池电压在恒定电流电解 被 注入到全氟磺酸通过固相固相界面。作为锰在一个连续的电场 ,金属阳极正逐渐消耗。 考虑到小接触尺寸的金属电解 质界面 (订单上几微米 ),位置选择性溶蚀发生在微触 ,因此固体电化学微加工完成。 在阴极接口的全氟磺酸、质子或锰离子分别被分解成 。 图 4,在 1表面轮廓沿虚线估算通过激光显微镜显示在 “30分钟 .” 银 固体电解加工的一个 行。图 3(a)显示了极化曲线的 电解质 |s)。 当前的非常小的低电压和迅速增长高于 。应用每分钟 1 鉴于低过电压 的钨阴极 产生 实际的电场在 解质 )接口也许是微不足道的由于电阻压降在电解质层 。 7)相比之下,一个凹槽成型于嶶触点由于阳极电化学反应在每分钟 5这些结果符合极化行为显示 在图 3(a)。 另一方面 ,应用程序的一个大型恒流 ( 1A)引起了全氟磺酸层爆炸通过在阴极 (电解质 |W)接口产生气 这种情况下 ,电流密度在 解质界面估计从圆接触 (直径 :5 m)是 它被认为是这样的一个高电 流密度可能会导致温度上升在微触和分解的电解质。 因此 ,一个最大的几十 在以下部分中 ,所有的实验 条件下进行了恒电流 ,以确定当前的效率很容易。 图 3(b)显示的时间演化电池电压在 加工低于 1 情况。电池电压迅速增加到 10 1分钟 ),接触面随着时间的推移明显增加由于在 即 减少电流密度 )正嵌入电解质会减少过电压。图 4显示了 有的 0坡度对垂直电子束轴。该中心的显微图对应于 解质微触。 机械应力引起的微电极可以忽视电解质 图 4表明 地蚀刻根据先端形式的电解质层 ,即 ,一个准半球不到 10毫米直径。微小的预测出现在表面可能是由于不均匀分布的亲水通道在疏水基质中。事实上尖锐的边缘时清晰可见的,表 明固体电化学反应发生仅在 解质微触。因此 ,没有侧腐蚀发生在微加工 ,这是目前技术的一个优点。自然地 , 直径的准半球随电解时间增加。 图 5(a)显示了一个 1 0分钟 ),那里的虚线表示这个位置的 ( a)存在于图 5( b)中。 了来自电解质的 表明电化学扩散的 g+板到电解质引起直流偏压。因此,在电解中离子迁移原理提出了以上正确的过程。 X 射线强度的特点,显示 度,距离的增 加而增加嶶触。( abcde) 这个 散通过电解质层是减少和累积在阴极电解质 10)在 针之间的短路形成通过 图 5( a)电解质层在 1加工 30 分钟的 像,( b) 谱的点显示在( a)中 作用沉积 在电解质层或者用薄的电解质。总之,这证明涂上 W 的电解质微电极使固体电化 学嶶加工成为可能,在相对温和的室温条件下而且有较好的精度( 10m) 化铝。在前面的图 a( 1)中描述金属沉淀产生在聚合物顶端,阴极界面增加了刻蚀的尺寸。在目前的研究中 ,没有 扩张 的加工尺寸是观察使用电解质 w 微电极 ,先端配置的电解质层直接转移到工件的表面。即,加工精度和长宽比只取决于电解质层的尖端大小。 加工尺寸似乎可调的通过调整应用电流,这与恒电流条件下的电解时间有关。电解时间演化的加工尺寸是研究在 1 6( a)显示了加工量的时间依赖性,预计通过激光显微镜获得表面轮廓的依据。凹陷是假定为球面的一部分,然后,他们的容量是计算出直径和深度。电流效率估计从工量,应用电流和银的密度使用法拉第定律也绘制在图 6( a)中。随着时间的进展凹陷的体积不断增加。 因此 ,加工尺寸可以很容易控制在大约 100 102 m 3通过改变电化学参数如电解时间和 /或电流。当前,效率也提高了电解时间,达到了每分钟68%。预计的泄漏电流消耗质子传导在电解质层中。在图 6( b)中所述,电解水在空气中可能引起产生 H+,在初始阶段通过三相边界。在长时间的电 解后,电解质层嵌入在 且 此,溶解 且电流效率增强。最大的电流效率在目前的研究中比使用 化铝(大约 40%)更高。这是电解质 温和条件下。 图 6( a)电解时间依赖于 b)变化的主要载体在电解质层。 、锌、镁和铁的固体电解加工 电解质是一个独特的材料 ,因为许多类型的金属离子可以被纳入亲水性传导渠道而不是质子。即 ,各种不同种类的金属基 板可以大概被用作工件 。因此,固体电解加工对各类金属板进行了尝试。一般来说,金属可以很容易的在有氧、高温条件下被氧化,即一个厚的氧化膜在表面形成。对于嶶加工在高温下使用 成的氧化膜阻止了阳极溶解金属,而且惰性气体也能防止表面氧化。同时,金属有低熔点温度不能作为嶶加工的目标。 由于高离子电导率的电解质即使在室温下 ,各种金属可以用来作为目标而且没有上面提到的限制。图 7显示固体电解加工后铜、锌、镁板表面的 些图像显示凹槽通过电解制造用相似的方式到 解后每个金属元素在电解质层中存在。因此 ,固体 电解加工这些金属可能也是可能的。图 7所示表面凹槽是粗糙的比 报道,交换电流在 子溶入电解质和铜板表面变得粗糙之间。 7)在电池电压变化对于铜、锌、镁和铁很不同于在 且随着时间的增长而增加。根据 属的表面发现少量的氧。 氧化物 (氢氧化物、水合氧化物 )表面形成了联合阳极。表 1总结了固体电解加工给定恒流值的结果。铜和铁被认为分别以 解。 15)铜,锌,镁和铁当前的效率比 报道,在电解质中替换了少量的金属离子 ( 30%)对于质子 不妨碍离子传导。 11)因此表面氧化物将作为屏障阻止阳极溶解。这被认为是低效率的主要 图 7,在不同条件下金属表面腐蚀 60分钟的 原因。表 1中还表明,使用一个更大的恒流降低效率,因此 ,一个较小的电流更适合有效的微加工。 表 1,固体电解加工 60分钟的加工量和电流效率 目标 I/工体积 /流效率( %) u g l 1 3 1 3 10 20 5 20 5 260 8, 0分钟 20微电极 对于 有本地阳极溶解被发现,在他们表面形成了一层氧化层。图 8是一个在 200分钟后采取附近 然,金属表面在嶶触点周围已经升起。 8所示,沿着嶶触点的周围在电解质和 此,氧化物生长在三相边界被促进。它被证实, 以在电介质膜中交换,通过浸在水中的 目前的研究中没有证据表明阳极能溶解 i。 对于铝、钛、金属离子迁移 通过氧化膜的反应很容易与水和诱导生长的厚被动层。尽管, 似于i,固体电解加工是成功的,见图 7所示。众所周知, 密的)氧化膜的阳极处理,因为金属氧化物的体积比比单一的更小。部分溶解的 能继续通过在被动氧化层的缺陷。 中性到酸性的溶解剂中高的溶解度也可能的原因之一是当使用电解质 时部分溶解的 此,金属形成了一个浓密的、化学稳定的氧化层通过现在的技术很难被嶶加工。然而,使用电解质 过观察电解质 固体电解加工只发生在 固相固相界面之间的电解质和金属基体之间。因此,嶶加工使金属表面图案的制造成为可能,如果在电解时电解质 凹槽的 解质 个 1m)被用来实现高分辨率。图 9是 微电极( 50nm/s)在 1如预期的那样,一个轨道沿着微电极的途径被制造。 因此 ,扫描的电解质 轨迹在亚微米规模下(宽度: 度: 此外 ,这是确定的 ,那就是增加了恒流扩大了线 ,宽度在任何给定的电流是成反比的扫描速率成正比。即 ,轨道的大小依赖在当 前应用的单位时间单位面积。基本嶶加工原理同固定的微电极时一样的,各种金属基板可以通过操作离子导体形成图形。自从电解质 种模式,不仅包含单一的线或点,页有更多复杂的结构,通过设 计准则能被制造。 图 9, 1扫描后电解质 10m/s)的 4、结论 目前的研究表明,使用一个涂上钨电解质的微电极在高分辨率的环境条件下使固体电解加工金属基板成为可能。金属基板被溶解的局部和阳极体在嶶触点始终以离子导体电解质。嶶加工的精度提高比我们先前报道的使用的 化铝,而且在室温操作下能完成。 目前的技术被应用于各种金属基板 (银、铜、锌等 )。通过给电解质涂上一层 解质层的尖端可直接转移到金属层没有任何可检测侧腐蚀和膨胀的加工尺寸。 形成表面氧化物引起了 电流的损失 ,这表明 ,较低的应用电流或电场更适合高效微加工。电化学蚀刻在亚微米规模已经通过固体和液体系统完成。因此,控制电解质 化学技术使没有任何机械应力和变形的嶶加工基板成为可能。因此,该工艺可有效的局部稀释 不久的将来 ,目前的技 术预计将成长为一个新应用程序的许多高分
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本文标题:高温合金零件电解加工工装设计【13张图/18500字】【优秀机械毕业设计论文】
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