辅助阳极掩模板电解加工技术

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1、第42卷第4期2010年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8LAstronauticsv0I．42No．4Aug．2010辅助阳极掩模板电解加工技术李冬林朱荻李寒松(南京航空航天大学机电学院，南京，210016)摘要：为了提高掩模板电解加工精度．本文采用辅助阳极法改善掩模板电解加工过程中侧面间隙电场的分布，减少杂散腐蚀。建立了未采用辅助阳极和采用辅助阳极电解加工的数学模型．模拟过程中考虑非线性电解液对加工精度的影响，利用有限元分析技术分另q对未

2、采用辅助阳极和采用辅助阳极电解加工的蚀除过程进行了模拟和数值求解。结果显示：辅助阳极法有效地减弱了凹坑侧壁的电场密度，降低了侧向蚀除速度。以电解加工微小群孔结构为例，进行了未采用辅助阳极和采用辅助阳极电解加工对比实验，实验结果表明：辅助阳极能有效地抑嗣发生在侧壁的杂散腐蚀，残小孔的锥度，提高加工精度。关键词：电解加工；电场；加工精度；辅助阳极中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)04—0401．06ElectrochemicalMachiningwithMaskbyAuxi

3、liaryAnodeLiDonglin，ZhuDi，LiHansong(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing．210016，China)Abstract：Amethodforimprovingmachiningaccuracyinelectrochemicalmachiningwithmaskbyusingauxiliaryanodeispresented．P

4、assivatingelectrolyteaffectingtheelectricfielddistributionisconsidered．Amathematicalmodelispresentedtoillustratethecurrentdensitydistributionandanodicdissolutionintheprocessbyfiniteelementmethod(FEM)．Simulationandexperimentalresultsindicatethattheaux—iliarya

5、nodeweakenstheelectricfieldonthesidewallofthemachineddimples，thuscausingthereduc—tionofholetaperandimprovingthemachiningaccuracy．Keywords：electrochemicalmachining；electricfield；machiningaccuracy；auxiliaryanode电解加工是基于阳极电化学溶解原理来去除金属材料的制造技术。与其他特种加工技术相比，电解加工具有加工

6、后无毛刺、不变形、工具无损耗和表面质量好等优点，能够克服电火花加工、激光加工以及机械加工中的某些缺陷，常用于航空航天、精密仪器、生物医疗和化纤等领域，例如，发动机叶片、机匣、微过滤网和化纤喷丝板等[1-zJ。电解加工还存在一些问题限制了它的应用范围和进一步发展，例如，加工精度不高，阴极设计过程复杂冗长以及电解液的维护和处理等。在这些问题中，减少杂散腐蚀，提高加工精度是亟待解决的问题。杂散腐蚀是已加工部位或不需要加工的部位出现了材料的蚀除，减小杂散腐蚀一直是电解加工研究的一项重要课题，国内外专家已经从多个方面进行

7、了探索和尝试，例如：采用钝化性电解液，使用钝化性电解液加工时，工件溶解速度和电流效率之间呈非线性关系(对于大部分金属材料)，高电流密度时电流效率高，低电流密度时电流效率低，加工过程中，孔侧壁的电流密度低于底面处的电流密度，因而，降低了侧壁的材料去除率，减少了杂散腐蚀，提高了加工精度[33；采用混气电解加工方法，在电解液进入加工区前混入大量压缩空气，使电解液成为气液混合两相流(气泡流)，侧面间隙区域电解液在流动方向上的压力迅速降低，气泡体积因此急基金项目：国家自然科学基金重点(50635040)资助项目I江苏省自

8、然科学基金(BK2008043)资助项目。收稿日期：2009—08—26；修订日期：2010一Ol一18作者简介：李冬林，男，博士研究生。1975年6月生I朱荻(联系人)，男。教授，博士生导师，E—mail；dzhu@nuaa．edu．ca。402南京航空航天大学学报第42卷剧增大，从而局部电解液电导率会显著降低，达到降低侧壁材料的溶解速度，减少杂散腐蚀，提高加工精度[4-s)；采用侧