微凹坑超声电解滚蚀加工间隙多物理场特性及成形规律

摘要

针对径向超声能场滚蚀微细电解加工(RUR-EMM)间隙物理场变化复杂、能观性较差等问题,基于数值模拟方法,对加工中间隙多物理场耦合作用及变化规律进行研究.建立加工间隙内电场、两相流场、温度场、声场等多场耦合理论模型,通过数值仿真分析得出多场耦合相互影响变化规律、多场耦合下凹坑成型规律.研究结果表明:在振动频率20 kHz、振幅10μm、加工间隙50μm、工具阴极旋转角速度0.6°/s、电解液电导率7.9 S/m工况下,超声能场激励微细电解加工中,间隙内电解液周期性流入、流出加工区;电流密度随振动周期发生周期性变化;电解液温度随超声激励与电化学反应的综合作用升高;与滚蚀微细电解加工相比,RUR-EMM间隙内温度上升3.63％、电流密度提高1.45倍,间隙脉动流场有效促进了产物排出,RUR-EMM凹坑深度最大增加14.21％;微凹坑加工试验结果验证了理论模型的正确性,仿真与实际加工试验深度误差在17.07％以内.