极间间隙填充型掩膜电解加工微坑阵列试验-研究

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1、摘要研究表明良好的微坑阵列结构能够减磨降阻、提高传质传热、改善液体流动状态。电解加工因具有不受工件材料性能限制、无残余加工应力、无热再铸层等优势，是在金属表面加工微坑阵列的一种有效方法。其中，非粘结型活动掩膜电解加工加工精度高、掩膜可重复使用，在金属表面微坑阵列制造方面有着很大的发展潜力。针对非粘结性活动掩膜电解加工中存在的掩膜贴附困难、在非平面应用受限等问题，本文提出了一种基于活动掩膜的极间间隙柔性多孔物填充型掩膜电解加工方法。实验证实该工艺方法可在金属表面成功制备出微坑阵列。本文在河南省科技创新人才支持计划-“极间间隙填充型掩膜电解加工微坑阵列技术”、河南省高校科技创新团

2、队支持计划-“高性能特种加工技术与装备”与河南理工大学创新团队支持计划“金属表面微结构特种加工技术”等-项目基金的共同资助下，进一步对所提出的新工艺方法做了系统的研究，以期探明主要工艺参数与电源参数对微坑的加工效率与加工质量的影响并得出最优工艺参数。主要研究内容为：（1）理论分析并实验验证了极间间隙填充型掩膜电解加工微坑阵列技术的可行性，研制了专用的电解加工装置。（2）实验研究了直流条件下电压、掩膜孔深径比（h/d0）、原始加工间隙（H）、压紧力（F）对加工微坑效率与质量的影响规律。结果表明：在选定的工艺条件下，提高微坑加工效率的最优工艺参数为：h/d0=0.2、H=2mm、

3、F=10N；提高微坑加工均匀性的最优工艺参数为：h/d0=0.2、H=1mm、F=50N；微坑廓形不一，形貌主要为螺旋纹理状。（3）实验研究了脉冲参数（脉冲周期T、占空比q）对加工微坑效率与质量的影响规律。结果表明：提高加工效率的最优工艺参数为：T=80ms或T=120ms、q=0.6；提高微坑加工均匀性的最优工艺参数为：T=80ms、q=0.2或q=0.6；微坑廓形以浅盆状为主，形貌为底部光滑、边缘粗糙。关键词：柔性多孔介质；掩膜电解加工；极间间隙填充型；微坑阵列I万方数据AbstractIthasbeenfoundthatwell-definedmicro-dimplea

4、rrayscanreducefriction,wearandimproveheattransfer,fluidmotionstateeffectively.BecauseECMhastheadvantagesincludingabilitytomachinevariousmaterialsthatareregardlessofhardnessandtoughness,goodsurfacequalityshowingfewresidualstressesaswellasnoheat-affectedlayer,ithasbeenviewedasoneofthemosteffe

5、ctiveprocessestofabricatemicro-dimplesonthemetalsurface.Non-adhesiveactivethrough-maskelectrochemicalmicro-machiningprocesshastheadvantagesofhighmachiningefficiencyandreusablemask,thus,ithasgreatpotentialinthemachiningofmicro-dimplearrays.Tosolvetheproblemsoftheelectrochemicalmicro-machinin

6、gprocessusingnon-adhesiveactivethrough-mask，suchascomplexityoffixingthesoftthrough-maskontheworkpieceandlessapplicabilitytonon-planarsurface,thisdissertationproposedanewthrough-maskelectrochemicalmicro-machining(TH-EMM)processwhichusesaremovablemaskandhasflexibleporousmaterialinitsinter-ele

7、ctrodegap.Thefeasibilityofthisnewlydevelopedprocesswasverifiedbytheexperimentandfavorablemicro-dimplearrayswereproduced.Withthefinancialco-supportofthefollowingprograms:TechnologyInnovationTalentSupportProgramofHenanProvince-“Modifiedthrough-maskelectroc