电解加工课件

纳秒脉冲在微细电解加工中的应用学生：樊曼学号：10721175导师：汪希平目录微细电解加工原理、发展现状影响微细电解加工精度的因素

纳秒脉冲在微细电解加工中的应用

结束语参考文献1.微细电解加工原理、发展现状1.微细加工

在微细加工范围内,应用特殊方式加工得到高精度、微小尺寸零件的加工方法。容易在工件材料上产生热影响层和热变形区电火花和激光加工只适合加工硬脆材料,加工面太窄效率又低超声波加工需在真空中进行,设备成本高聚焦离子束加工3.微细电解加工常用的电解质

电解液可分为中性盐溶液、酸性溶液、碱性溶液三大类。最常用的有NaCl、NaNO3、NaClO3等。当加工材料时，被加工材料接正极，工具电极接于负极。化学反应如下：工件阳极：工件阴极：1.微细电解加工原理、发展现状1.微细电解加工原理、发展现状4.微细电解加工的特点优点：高的加工效率,良好的成形精度,容易对材料的去除进行控制,适合加工的材料范围广,不需考虑工件材料的强度、硬度等机械特性,加工过程工具无磨损,工件上不产生应力缺点：电化学反应的定域性较差。电解液对设备有腐蚀作用，电解产物难以处理和回收，故应采取防护措施。5.微细电解加工研究现状1.微细电解加工原理、发展现状1Kozak和Rajurkai等研究了成型电极上不同形状特征电解加工的复制精度，并利用简单柱状电极的数控运动进行了成形加工，如图所示。加工间隙被控制在20μm。2清华大学的李勇教授等根据这种间隙控制的方法，利用侧壁绝缘Φ180μm的工具电极加工出Φ220μm，深300的微孔，侧面加工间隙控制在20μm。3南京航空航天大学的徐惠宇等针对微细电解加工的特点，设计研制了微细电解加工机床，利用专用夹具和专用阴极加工出了具有辐射状微细群缝结构的工业产品。2.加工精度和稳定性2.1脉冲宽度对加工的影响2.影响微细电解加工精度的因素随着脉冲宽度的减小，工具电极和工件之间的侧面间隙由15μm减小至7.5μm，加工精度越来越高。2.2占空比对加工的影响2.影响微细电解加工精度的因素

占空比为1：10时，微细电化学加工的定域蚀除能力较强，侧面加工间隙只有10μm左右，加工精度较高2.3电压幅值对加工的影响2.影响微细电解加工精度的因素可看出4V电压加工时，加工区周围基本无杂散腐蚀，微槽的侧壁垂直度较好；电压幅值增大为5V后，微槽的周围开始出现杂散腐蚀，加工区的表面质量变差，定域蚀除能力降低，杂散腐蚀程度增加。2.影响微细电解加工精度的因素综合以上影响微细电解加工加工速度、精度、表面质量及加工效率的因素可知,要使微细电解加工得以进行,必须具备的条件有：具备的条件加工电压要低加工电流要小电解液的浓度要低电解液的流动速度和压力要低脉冲电源的脉宽尽量窄工件材料的金相组织要细微均匀3.纳秒脉冲微细电解加工1.纳秒脉冲实现微细电化学加工的作用及机理

由于电化学反应的杂散腐蚀现象，造成其加工的定域性较差。因此，要想实现微细电解加工，必须要解决好定域性的问题。电极/溶液界面通电后的变化过程示意图3.纳秒脉冲微细电解加工电极暂态的加工模型3.纳秒脉冲微细电解加工（2）纳秒脉冲微细电化学加工提高加工定域性的根本原因就是：使加工区和非加工区的极化过电位产生显著差别，从而影响工件材料在不同区域的溶解蚀除量。

因此，在外加纳秒脉冲电源作用下，选用合适的加工脉冲参数：，

可以使加工区过电位高于分解电位，电流密度大，工件材料的电化学蚀除量大；非加工区的过电位低于分解电位，电流密度小，几乎不发生电化学反应。从而显著增强定域蚀除能力，减小影响加工精度的杂散腐蚀，实现微米级的电解加工。3.纳秒脉冲微细电解加工3.纳秒脉冲微细电解加工

2.纳秒脉冲微细电解直写加工试验台在实现微型腔的纳秒脉冲电化学加工基础上，可以将CAD/CAM技术引入微细电化学加工试验中，利用CAD/CAM软件先设计微型图案，再由数控加工模块生成NC加工代码，控制微细电化学加工机床进行三维或二维运动，从而实现微细电化学直写加工。

3.纳秒脉冲微细电解加工2.2微细工具电极的制作Anode：Cathode：

右图是用直径300μm的钨丝在5V的电压条件下，1.5mol/L的KOH溶液中所制作的工具电极，前端部分长400μm，直径10μm，后端直径300μm的部分用于装夹。3.纳秒脉冲微细电解加工2.3微细电解加工的控制系统加工间隙是决定电解加工的主要因素，在微细电解加工中，极间间隙只有几微米。数据处理和运动控制系统采用PC810工控机和NI公司的PCI-7344多功能控制卡，以实现x–y–z三个方向加工进给的反馈控制，从而保证加工进给时0.08μm/步的运动精度。PCI-7344控制卡的模拟量输入通道用于采集加工回路的电流信号，通过对所采集信号的数据处理，判断加工状态。然后，利用两个模拟量输出通道分别控制纳秒脉冲电源和电解液泵的启动(或停止)。下图所示是在10μm厚镍片上加工的“NUAA”字形孔的原理装置。加工电压为3.8V，脉宽为40ns,频率为2MHz。“NUAA”字形孔宽度为60μm，宽度为20μm，字母线条的宽度为20μm左右。

3.纳秒脉冲微细电解加工4.结束语通过介绍了微细电化学反应的的原理以及特点，从而引出了微细电化学加工特有的优越性。通过设置脉冲电源的脉冲宽度、加工速度和输出电压等参数，并根据加工电流实时检测加工状态，显著提高电化学反应的定域性，实现了微米级的电化学加工。利用微细电解加工系统，进行了典型微细结构的加工试验，得到了很高的加工精度。

因此，纳秒脉冲微细电化学加工方法为特殊性能材料的微细加工提供了新的加工途径，为特种加工技术开拓了新的发展方向。五.参考文献[1]ZhaoyangZhang,DiZhu,NingsongQu,KunWang,ELECTOCHEMICALMACHININGOFMICRO-STRUCTURESWITHNANOSECONDPULSES,ProceedingsofMNC2007MicroNanoChina07January10-13,2007,China.[2]黄宗南.先进制造技术[M].上海交通大学出版社，2010[3]彭思平,徐家文,李颖,杨倩.微细电解加工机理探讨[J]，电加工与模具，2005年第2期[4]张朝阳，纳秒脉冲电流微细电解加工技术研究[D]，南京：南京航空航天大学，2006年12月[5]李洪友，江开勇，田磊，陈向智.CAD/CAM的电化学微细加工技术[J]，华侨大学学报(自然科学版)，2005年4月[6]张朝阳,朱荻,王明环.纳秒脉冲微细电化学加工的理论及试验[J]，机械工程学报，2007年1月[7]B.Bhattacharyya*,S.Mitra,A.K.Boro，Electrochemicalmachining:newpossibilitiesfor