镍基高温合金微细电解铣削加工试验研究

摘要

随着科技的发展，各行各业对微细结构和微细部件的需求正快速增长。但在能源与航空航天领域，一般金属材料难以承受恶劣的工作环境，应用在该领域的微细部件需采用高性能金属材料，如镍基高温合金。目前，镍基高温合金的微细加工方法主要有机械加工、电火花加工和三维微焊接技术等，微细电解加工方法因具有表面质量好、无再铸层等优点，正成为研究者关注的热点。
　　 本文以镍基高温合金GH3030为研究对象，研究了各种参数对微细电解铣削过程中加工精度和加工稳定性的影响，主要完成了以下工作：
　　 (1)建立了微细电解分层铣削加工的模型，搭建了微细电解铣削加工工艺系统，设计了电极夹具和电解液流动方式，对电极对刀做了改进和优化。
　　 (2)针对单阶电极形状精度难以控制以及强度不高的缺点，本文提出了多阶柱状电极的电化学制备方法，并建立了其制备过程的数学模型，研究了电压、电流密度、浸入深度之间的关系，成功制备了多阶柱状电极。
　　 (3)在GH3030上进行了微槽的电解铣削加工工艺试验，研究了影响加工精度和加工稳定性的主要因素，分析了加工电压、脉冲宽度、脉冲周期、电极直径、电解液浓度等对加工的影响规律。根据理论模型，本文应用了薄分层电解铣削的新工艺，研究了每层铣削厚度对起始点形状精度、加工稳定性及加工效率的影响，并对参数进行了优化，采用优化的参数成功加工出三维微型腔。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 高温合金简介及镍基高温合金的性质和用途

1.1.1 高温合金分类及应用

1.1.2 镍基高温合金

1.1.3 镍基高温合金在微细领域的应用前景

1.2 微细加工技术的研究与发展

1.2.1 超精密机械微细加工技术

1.2.2 硅微细加工技术

1.2.3 LIGA技术

1.2.4 微细电火花加工技术

1.2.5 EFAB技术

1.2.6 微细高能束流加工技术

1.3 微细电解加工技术的研究与发展

1.3.1 掩模微细电解加工

1.3.2 电液束微细电解加工

1.3.3 CELT技术

1.3.4 扫描探针微细电化学加工技术

1.3.5 脉冲电流微细电解加工

1.4 课题来源、研究意义及本文主要研究内容

1.4.1 课题来源和研究的目的及意义

1.4.2 本文的主要研究内容

第二章 微细电解铣削加工理论基础

2.1 电解加工的基本原理

2.1.1 法拉第定律

2.1.2 电解加工速度

2.1.3 平衡间隙

2.2 纳秒脉冲微细电解加工的机理研究

2.2.1 实现微细电解加工的基本技术条件

2.2.2 纳秒脉冲微细电解加工的机理研究

2.3 微细电解铣削加工理论建模

2.4 本章小结

第三章 微细电解铣削加工工艺系统

3.1 机床主体结构

3.1.1 机床主体

3.1.2 伺服进给系统

3.1.3 电极夹具

3.2 加工检测与控制系统

3.2.1 总体设计

3.2.2 轨迹控制

3.2.3 加工控制系统

3.3 电解液系统

3.4 本章小结

第四章 微细工具电极的制备

4.1 微细电极的制备原理

4.2 单阶与多阶电极的强度分析

4.3 多阶柱状电极的制备

4.3.1 多阶柱状电极的理论建模

4.3.2 多阶柱状电极试验与分析

4.3.3 理论模型对电极制备过程的指导流程

4.3.4 部分电极图片

4.4 本章小结

第五章 镍基高温合金微细电解铣削加工试验研究

5.1 电解液的选择

5.2 加工参数对加工结果的影响

5.2.1 加工电压对加工结果的影响

5.2.2 脉冲宽度对加工结果的影响

5.2.3 脉冲周期对加工结果的影响

5.2.4 电极直径对加工结果的影响

5.2.5 电解液浓度对加工结果的影响

5.3 薄分层电解铣削策略

5.3.1 铣削层厚度对起始点形状精度的影响

5.3.2 铣削层厚度对稳定加工的影响

5.3.3 铣削层厚度对加工效率的影响

5.4 典型型腔加工实例

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文