管内壁表面非连续微结构微细电解加工实验工艺研究

发布时间：2017-09-17 22:47

  本文关键词：管内壁表面非连续微结构微细电解加工实验工艺研究

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【摘要】：管内壁表面非连续微结构是指在物体内表面加工出规则的微米级大面积阵列微结构。这些表面织构具有特定的功能,如导热性、疏水性等,因此为新型微电子散热技术提供了极大保障,促进了电子行业的极大发展。微电解加工技术是加工表面织构的重要方法。不同于传统的机械加工技术,电解加工是阳极(工件)在电解液中以“离子”状态发生溶解,从而达到去除材料,将零件加工成型的一种技术。由于电解加工过程是以“离子”形式进行,属于非接触加工,所以具有不存在机械应力,不受材料硬度、强度等性能的限制,工具电极无损耗,适合于批量加工等优点,所以电解加工技术在微细制造领域具有广阔的发展前景。针对管内壁非连续微结构的加工工艺要求——加工出深度200-500μm,宽度300-800μm的非连续微结构,并结合三D打印技术,光刻技术等对非续微结构的加工工艺进行了探索。本文主要对管内壁非连续微结构研究的主要指标是：加工深度和加工宽度。因此本文的工艺探索也是围绕这二个方面进行的。根据管内壁非连续微结构加工的要求结合微细电解加工的工艺特点,设计了满足微细电解加工所需的实验平台和专用的夹具。因为本文是基于静态加工的工艺研究,所以实验室平台主要是关于电解液循环系统的搭建和夹具的设计。在微细电解加工中,电源的精度直接决定了最终的加工精度,该实验中采用高精度的Smart Wave SW型号脉冲电源进行加工。采用不同的加工电压,占空比,脉宽,电解液浓度等参数条件下进行试验和比较,研究发现电压、占空比、NaN03浓度、、脉冲频率和电压波形等参数对微结构的加工深度和加工宽度有显著的影响。微结构的加工深度和加工宽度随NaN03浓度的增大先增加后减小,随电压、占空比的增大而增大,脉冲频率的提高有利于微结构的加工深度增加,加工宽度降低,不同的电压波形对加工效果影响较大。经过大量的实验探索各加工参数对电解加工管内壁非连续微结构的影响规律,并通过正交性实验获得最佳电解加工的工艺方案。
【关键词】：表面阵列微结构 微细电解 电化学 试验研究
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG662
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-31
• 1.1 引言13
• 1.2 本课题的研究背景13-14
• 1.3 内壁表面微结构加工技术的研究现状14-22
• 1.3.1 机械加工技术14-17
• 1.3.2 激光珩磨加工17-19
• 1.3.3 超声加工技术19-20
• 1.3.4 微细电解加工20-22
• 1.4 微细电解加工技术的研究现状22-29
• 1.4.1 掩膜微细电解加工技术22-23
• 1.4.2 脉冲微细电解加工技术23-25
• 1.4.3 微细电解电射流加工技术25-26
• 1.4.4 微细电解线切割技术26-28
• 1.4.5 其他电解加工技术28-29
• 1.5 本课题的研究概述29-31
• 1.5.1 研究的目的和意义29-30
• 1.5.2 课题来源30
• 1.5.3 课题的研究内容及目标30-31
• 第二章 微细电解加工中若干基础问题的研究31-42
• 2.1 电解加工的相关理论31-37
• 2.1.1 电解加工基本原理31-32
• 2.1.2 电解加工的特点32
• 2.1.3 电极电位的形成32-33
• 2.1.4 阳极极化曲线33-35
• 2.1.5 法拉第定律35-37
• 2.2 电解加工参数的特性37-40
• 2.3 高频窄脉冲电解加工40-42
• 第三章 管内壁表面非连续微结构电解加工试验系统42-60
• 3.1 螺旋电极微细电解加工实验42
• 3.2 螺旋电极微细电解加工试验系统介绍42-46
• 3.2.1 电解加工电源43-44
• 3.2.2 电解液循环系统44-45
• 3.2.3 管内壁非连续微结构检测设备45-46
• 3.3 多线螺旋电极的制备46-55
• 3.3.1 多线螺旋电极的介绍46
• 3.3.2 基于多线螺旋电极的电解流场研究46-52
• 3.3.3 工具电极的制备52-55
• 3.4 实验夹具的设计55-57
• 3.5 阳极工件的选择57-58
• 3.6 密封装置的设计58-60
• 第四章 多线螺旋电极电解加工方案及可行性验证60-67
• 4.1 掩膜多线螺旋电极电解加工工艺研究60-62
• 4.1.1 掩膜单线螺旋电极的电解加工工艺研究60-61
• 4.1.2 掩膜多线螺旋电极的电解加工工艺研究61-62
• 4.2 三D打印的多线螺旋电极电解加工工艺研究62-64
• 4.3 机械加工的多线螺旋电极电解加工工艺研究64-67
• 第五章 多线螺旋电极电解加工实验研究67-84
• 5.1 电解液浓度对加工深度和加工宽度的影响67-70
• 5.1.1 NaNO_3浓度对加工深度的影响68-69
• 5.1.2 NaNO_3浓度对加工宽度的影响69-70
• 5.2 电压对加工深度和加工宽度的影响70-73
• 5.2.1 电压对加工深度的影响71-72
• 5.2.2 电压对加工宽度的影响72-73
• 5.3 占空比对加工深度的影响73-77
• 5.3.1 占空比对加工深度的影响74-76
• 5.3.2 占空比对加工宽度的影响76-77
• 5.4 脉冲频率对加工深度的影响77-80
• 5.4.1 脉冲频率对加工深度的影响78-79
• 5.4.2 脉冲频率对加工宽度的影响79-80
• 5.5 电解加工的正交试验80-82
• 5.5.1 正交试验参数的选定81
• 5.5.2 正交试验及结果分析81-82
• 5.5.3 实验结果的验证及分析82
• 5.6 本章小结82-84
• 结论与展望84-86
• 参考文献86-95
• 攻读学位期间发表论文与申请专利95-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张朝阳;毛卫平;陈飞;;纳米、亚微米的超窄脉宽微细电化学加工[J];微纳电子技术;2009年11期

2 刘大响,程荣辉;世界航空动力技术的现状及发展动向[J];北京航空航天大学学报;2002年05期

3 杨晓辉,增泽隆久;采用工件加振方式的微细超声加工特性的研究[J];电加工与模具;2000年03期

4 狄士春,吴海波,王贤成,赵万生;电化学加工脉冲电源的研制与实验研究[J];电加工与模具;2005年01期

5 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02期

6 李晓伟，吴蒙华，王彤，赵家齐，刘晋春;微秒级脉冲电流电化学加工研究[J];电加工;1996年04期

7 张丽春,葛新石,马同泽,张正芳;微槽平板热管传热性能的实验研究[J];工程热物理学报;2003年03期

8 王建业,王晓燕;MOSFET高频、窄脉冲电解加工新型电源试验研究[J];航空制造技术;2001年01期

9 陈明;王明环;彭伟;;不同流场构型对微细螺旋孔电解加工的影响[J];机电工程;2009年10期

10 岂兴明;苏俊林;矫津毅;;小型平板热管的传热特性[J];吉林大学学报(工学版);2006年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张朝阳;纳秒脉冲电流微细电解加工技术研究[D];南京航空航天大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 曹业玲;矩形通道空芯冷板换热特性研究[D];南京航空航天大学;2003年

，

本文编号：871845