电铸铜电火花工具电极损耗的研究

摘要

电铸是一种在芯模上电沉积金属,然后使两者分离,来制取零件的工艺.电铸具有很高的复制精度和重复精度,适合制造具有复杂形状,精细型貌等特征的金属零件.电铸工艺很大程度上决定了铸层的组织结构和物理特性.在电火花加工过程中,均不同程度存在着工具电极损耗,这影响了零件的成形精度,而工具的电极损耗与其组织结构和物理特性有关.据此本文完成了如下工作:1.对比分析了电流密度和添加剂对电铸层表面形貌的影响.铸液中添加剂的存在对基质金属铜的晶粒有明显的细化作用.2对比分析了电流密度、添加剂对工具电极损耗的影响.优选出铸液中加入氯离子和某胶体添加剂为最佳的低电极损耗率的电铸工艺.3.采用上述优选出的低电极损耗的电铸工艺,利用电铸技术电沉积涡轮叶片的电火花工具电极,在电火花机床上进行电极损耗试验.试验表明这种由电铸技术制成的涡轮叶片的电火花工具电极损耗率低,符合生产要求.

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第一章绪论

1.1电铸工艺的定义

1.2电铸技术发展现状

1.2.1电铸的产生和发展

1.2.2电铸技术存在的问题及开展的研究

1.3电火花成形加工基本原理

1.3.1电火花加工的特点和用途[26]

1.3.2电火花工具电极损耗的产生

1.3.3国内外关于电极损耗的研究概述

1.3.4本文的主要工作

第二章电铸技术和电火花工具电极损耗相关基础理论

2.1电铸的工艺原理

2.2电极/溶液界面双电层

2.3阴极极化和扩散层

2.4电结晶过程

2.5直流电流与扩散层

2.6脉冲电流

2.7电火花加工原理及其电极损耗分析[31]

2.7.1电火花加工的原理

2.7.2电极损耗分析

2.8本章小结

第三章电铸工艺实现及电火花加工试验

3.1电铸试验设计

3.2试验用材料及其基础铸液组成

3.2.1试验用材料

3.2.2基础铸液组成

3.3电铸液的配制

3.4电铸层的测试方法及手段

3.4.1 SEM分析

3.4.2能谱仪

3.5电火花电极损耗试验

3.6本章小结

第四章铜铸层的微观组织结构

4.1电流密度对微观结构的影响

4.2添加剂对微观结构的影响

4.2.1氯离子对铜铸层微观组织的影响

4.2.2组织氯离子和某苯基添加剂对铜铸层微观组织的影响

4.2.3氯离子和某氨基添加剂对微观组织的影响

4.2.4氯离子和某胶体添加剂对微观组织的影响

4.3脉冲峰值电流对微观结构的影响

4.4本章小结

第五章电铸的工艺参数对电极损耗的影响

5.1电流密度对电极损耗的影响

5.2添加剂对工具电极损耗的影响

5.2.1氯离子对电极损耗的影响

5.2.2组合添加氯离子和某氨基添加剂对电极损耗的影响

5.2.3组合添加氯离子和某苯基添加剂对电极损耗的影响

5.2.4组合添加氯离子和某胶体添加剂对工具电极损耗的影响

5.3脉冲电铸制成的工具电极对电极损耗的影响

5.4优选出低电极损耗的工艺参数

5.5紫铜电极对电极损耗的影响

5.6本章小结

第六章利用电铸技术制成涡轮叶片工具电极

6.1涡轮叶片加工的方法

6.2电火花工具电极的制造

6.3电极设计原理

6.4涡轮叶背工具电极芯模的设计

6.4.1涡轮叶片的三维造型

6.4.2涡轮叶背芯模的三维UG造型

6.4.3制造涡轮叶背芯模

6.5利用电铸技术制作涡轮叶背工具电极

6.6电火花工具电极的加工试验

6.6.1加工参数

6.6.2加工过程

6.6.3试验结果与检测

6.7本章小结

第七章总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文